CN114111113B - Hvacr***的润滑剂管理 - Google Patents

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Abstract

公开了用于HVACR***中压缩机的润滑剂管理的***和方法。利用工作流体来提供加热或冷却的传热回路包括用于压缩工作流体的压缩机和被配置成增加进入压缩机的工作流体的吸入温度的热源。基于在压缩机轴承腔处或附近进行测量的压缩机***中的一个或多个润滑剂流变性质是可确定的。润滑剂贮存器可以与压缩机的排放流动路径热连通。内部热交换器可设置在压缩机内，用于提高要循环回到压缩机中的润滑剂的粘度。加热器可位于润滑剂分离器和润滑剂入口之间的流体管线上。冷凝器风扇可以控制。

Description

HVACR***的润滑剂管理
本申请是申请日为2019年11月29日、申请号为“201980090993.7”、名称为“HVACR***的润滑剂管理”的专利的分案申请。
技术领域
本公开总体上涉及一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***。更具体地，本公开涉及用于HVACR***中的压缩机的润滑剂管理。
背景技术
加热、通风、空调和制冷(HVACR)***通常包括压缩机。诸如但不限于螺杆压缩机和涡旋压缩机的压缩机利用轴承来支撑旋转轴。轴承通常包括润滑剂***。如果轴承没有适当润滑，轴承以及最终的压缩机可能会在轴承的预期使用寿命之前发生故障。
发明内容
本公开总体上涉及一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***。更具体地，本公开涉及用于HVACR***中的压缩机的润滑剂管理。
在一实施例中，利用工作流体来提供加热或冷却的传热回路包括用于压缩工作流体的压缩机和被配置成增加进入压缩机的工作流体的吸入温度的热源。
在一实施例中，基于在压缩机轴承腔处或附近进行测量的压缩机***中的一个或多个润滑剂流变性质是可确定的。所述测量可包括粘度计读数、折射率、轴承腔压力和轴承腔温度、或轴承腔温度和压缩机的吸入压力。
在一实施例中，润滑剂贮存器与压缩机的排放流动路径热连通。
在一实施例中，内部热交换器设置在压缩机内，用于提高要循环回压缩机中的润滑剂的粘度。
在一实施例中，压缩机***调节润滑剂以允许压缩机在增加的各种操作条件下操作，同时保持轴承可靠性。压缩机***可包括位于润滑剂分离器和润滑剂入口之间的流体管线上的加热器。
在一实施例中，提供了一种用于控制加热、通风和空调(HVAC)***中的冷凝器风扇的方法和***。
附图说明
参考形成本公开的一部分的附图，并且其示出了可以实践本说明书中描述的***和方法的实施例。
图1示出了根据实施例的压缩机***的***图。
图2示出了根据实施例的压缩机***的***图。
图3示出了根据实施例的方法的流程图。
图4是根据实施例的压缩机的轴承盖的前视图。
图5是根据实施例的压缩机的剖面图。
图6是根据实施例的操作压缩机的方法的流程图。
图7是根据一个实施例的可以采用风扇控制的HVAC***的示意图。
图8示出了根据一个实施例的风扇控制***。
图9是根据一个实施例的风扇控制方法的流程图。
图10示出了根据一个实施例的***压差和环境温度之间的关系
图11是根据实施例的传热回路的示意图。
图12是根据实施例的传热回路的示意图。
图13是根据实施例的传热回路的示意图。
图14是根据实施例的传热回路的示意图。
图15是示出工作流体通过蒸发器的流动的图。
图16是操作传热回路的方法的框图。
图17是根据实施例的制冷剂回路的示意图。
图18是根据实施例的用于蒸汽压缩***(例如，图17的制冷剂回路)的压缩机的侧剖视图。
图19是根据实施例的用于蒸汽压缩***(例如，图17的制冷剂回路)的压缩机的侧剖视图。
图20示出了制冷***实施例的示意图。
图21示出了制冷***的另一个实施例的示意图。
图22示出了螺杆压缩机的示例，通过该螺杆压缩机可以实践如本文所公开的实施例。
图23示出了根据实施例的利用在螺杆压缩机的轴承壳体的底壁中钻出或铸造的通道的内部热交换器的示例。
图24示出了根据实施例的利用在螺杆压缩机的轴承壳体的接口表面上铣削的表面通道的内部热交换器的另一个示例。
图25示出了根据实施例的包括吸入管线热交换器的回路。
图26A示出了根据实施例的吸入管线热交换器的透视图。
图26B示出了根据图26A所示实施例的吸入管线热交换器的侧视图。
图27示出了根据实施例的吸入管线热交换器的热交换器挡板。
具体实施方式
本公开总体上涉及一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***。更具体地，本公开涉及用于HVACR***中的压缩机的润滑剂管理。
HVACR制冷剂对环境的影响越来越受到关注。例如，自2011年以来，欧盟一直在逐步淘汰全球变暖潜能值(GWP)超过例如，150(在某些制冷***中)的制冷剂。具有合适的特性(例如密度、蒸气压、汽化热)和合适的化学特性，满足有关安全和环境影响的要求(例如上述欧盟标准)的环境适用的HVACR制冷剂可用于HVACR***。环境适用的HVACR制冷剂不易燃或轻度易燃、不消耗臭氧层、节能、毒性低、与建筑材料兼容，并且在设备的整个生命周期内都是化学稳定的。
诸如R134a等的当前的制冷剂可能具有相对较高的GWP。例如，R134a的GWP为1，430。因此，正在HVACR***中实施替代制冷剂，例如但不限于R1234ze、R513A等。
在使用诸如但不限于R1234ze和R513A的较新的制冷剂组合物时，由于与诸如R134A的现有制冷剂相比，制冷剂的不同性质，可能会出现各种问题。通常，具有较低GWP的制冷剂(例如R1234ze、R513A等)可能会被带入润滑剂中。在一些情况下，替代制冷剂比当前制冷剂相对更可能溶解到润滑剂中，导致润滑剂内的制冷剂浓度更高(例如，润滑剂稀释)。
结果，HVACR***的压缩机的操作图的部分可能由于低排放过热度而遭受更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度。在一些情况下，当变速压缩机以相对较低的速度运行时，更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度的发生可能更显著。更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度会导致例如轴承的寿命缩短并最终导致压缩机故障。在某些情况下，使用R134A替代制冷剂可能需要更换压缩机中的机械组件(例如，轴承等)。
在其它情况下，即使使用当前的制冷剂(诸如R134a)，控制变速压缩机以最大限度地提高效率也会导致润滑剂稀释问题。
通常，与R134a替代制冷剂一起使用的润滑剂会经受更高的润滑剂稀释问题。润滑剂可包括可与选定的替代制冷剂混溶的任何合适的润滑剂。
通常，当排放过热度变得相对较低时，可能会出现更高的润滑剂稀释。例如，当排放过热度低于8℃或大约8℃时，可能会出现更高的润滑剂稀释。
具有隔离的加热润滑剂流动的压缩机***(图1-图3)
本公开涉及压缩机***，其中轴承润滑剂流动在提供给轴承之前被隔离和加热，例如通过诸如电加热器的加热器或通过与从其他压缩机组件捕集(scavenged)的热量进行热交换。
现代制冷剂可能更易溶于润滑剂，溶解的制冷剂可能会损害润滑剂的有效性。热量可用于从润滑剂中驱除溶解的制冷剂，调节润滑剂。通过调节用于压缩机轴承处的润滑剂，根据实施例的压缩机***增加了制冷剂可与润滑剂分离的程度，并因此提高了润滑剂质量(例如，溶解在润滑剂中的制冷剂的质量分数)。改进的润滑剂质量允许在速度和容量的组合下操作，否则可能无法充分润滑轴承。因此，根据实施例的压缩机***可以使用由压缩机速度和容量的组合定义的操作图的更大部分，并且能够通过更多地利用通常可能无法提供足够的热量来有效分离润滑剂和制冷剂的压缩机的操作图来提供改进的效率。
压缩机***实施例包括具有吸入端口、排放端口和润滑剂入口的压缩机。压缩机***实施例包括润滑剂储存器。压缩机***实施例包括流体管线，其中流体管线允许润滑剂储存器和润滑剂入口之间的流体连通。压缩机***实施例还包括热耦合到流体管线的热源。润滑剂储存器可以是润滑剂贮槽、润滑剂罐等。润滑剂贮槽可以是位于压缩机排放端口下游的润滑剂分离器的一部分。
在一实施例中，热源是热耦合到流体管线的电加热器。
在一实施例中，热源是热捕集器。热捕集器与流体管线热耦合。在一实施例中，热捕集器热耦合到润滑剂分离器。在一实施例中，压缩机***还包括连接到压缩机的排放端口的排放管线，并且热捕集器热耦合到排放管线。在一实施例中，压缩机***还包括连接到压缩机的排放端口的排放***，并且热捕集器热耦合到排放***。在一实施例中，压缩机***还包括冷凝器，并且热捕集器热耦合到冷凝器。在一实施例中，压缩机***还包括排放壳体，并且热捕集器将热量从排放壳体传递到流体管线。
在一实施例中，压缩机***还包括第二热源。在一实施例中，第一热源是电加热器，第二热源是热捕集器。
在一实施例中，压缩机***还包括连接到热源的控制器。在一实施例中，压缩机***还包括连接到控制器的流量控制装置。在一实施例中，控制器基于压缩机的操作参数来控制热源和流量控制装置的操作。在一实施例中，压缩机的操作参数是压缩机的饱和吸入温度、压缩机的饱和排放温度和/或压缩机速度。操作参数可以反映例如润滑剂的温度，该润滑剂的温度影响例如溶解在润滑剂中的制冷剂的量和/或润滑剂的粘度。
方法实施例包括从压缩机的排放处分离润滑剂、将润滑剂引导到流体管线中、使用热耦合到流体管线的热源加热润滑剂、以及在加热润滑剂之后，将润滑剂引导到压缩机的润滑剂入口。
在一实施例中，热源包括与压缩机分开提供热量的组件，例如电加热器。在一实施例中，热源包括热耦合到流体管线并且还在与流体管线分开的位置处热耦合到压缩机***的热捕集器。
在一实施例中，该方法还包括限制润滑剂的流量、并且使用处理器确定润滑剂体积和润滑剂温度，其中基于确定的润滑剂体积来控制限制润滑剂的流量、并且基于确定的润滑剂温度来加热润滑剂。
在一实施例中，润滑剂体积和润滑剂温度由处理器基于压缩机的操作图来确定。
图1示出了根据实施例压缩机***1100的***图。压缩机***1100包括压缩机1102。压缩机1102具有吸入端口1104、排放端口1106和润滑剂入口1108。排放管线1110连接到排放端口1106。排放管线1110延伸到润滑剂分离器1112。流体管线1114将润滑剂分离器1112连接到压缩机1102的润滑剂入口1108。润滑剂分离器1112连接到润滑剂储存器1132。加热器1116热耦合到流体管线1114。流体管线1114可包括流量控制装置1118。加热器1116和/或流量控制装置1118可以连接到控制器1120。
压缩机1102是与制冷回路连接的压缩机。压缩机1102压缩在吸入端口1104处接收的流体，并在排放端口1106处排出压缩的流体。压缩机1102可以是例如螺杆压缩机，其中形成压缩室并且通过两个转子的旋转和每个转子上的凸角(lobes)的接合来压缩诸如制冷剂的流体。压缩机1102可包括一个或多个轴承，该轴承接收在润滑剂入口1108处收进的润滑剂。例如，轴承可以支撑并允许压缩机的组件(例如螺杆压缩机的转子)旋转。
压缩机1102是制冷回路的一部分，制冷回路还包括冷凝器1122、膨胀装置1124(例如膨胀阀)以及蒸发器1126。
压缩机1102包括吸入端口1104。吸入端口1104是位于压缩机1102上的端口，待压缩的流体在该端口进入压缩机。在一实施例中，一个或多个传感器1128可以位于吸入端口1104处，以测量例如包括吸入端口1104处的流体的温度和压力的参数。
压缩机1102还包括排放端口1106。排放端口1106是压缩流体离开压缩机1102的地方。离开排放端口1106的流体既包括诸如制冷剂的流体，也包括来自压缩机1102的轴承的润滑剂。流体离开排放端口1106进入排放管线1110。排放端口1106处的流体处于比吸入端口1104处进入压缩机1102的流体更高的温度和压力下。一个或多个传感器1130可以位于排放端口1106处，以测量包括流体离开压缩机1102时的压力和/或温度的参数。在一实施例中，传感器1130可以位于压缩机1102内的吸入端口1104和排放端口1106之间。
压缩机1102还包括润滑剂入口1108。润滑剂入口1108将润滑剂引导到压缩机1102的轴承腔1134中，该轴承腔1134包含一个或多个轴承1136。润滑剂入口可以是例如压缩机1102的轴承盖或壳体上的端口，该端口延伸到轴承腔1134中，该轴承腔1134接收来自润滑剂入口1108的润滑剂。
排放管线1110是从压缩机1102的排放端口1106延伸的流体管线。排放管线1110将流体从压缩机的排放端口输送到其中包含压缩机1102的制冷回路。在排放端口1106排放并由排放管线1110输送的流体包括诸如制冷回路中使用的制冷剂的流体，并且还包括来自压缩机1102的轴承和轴承腔的润滑剂。
润滑剂分离器1112沿着排放管线1110定位。润滑剂分离器1112从压缩机排放的流体流中分离润滑剂，允许制冷剂继续通过制冷回路，例如冷凝器、膨胀装置(例如膨胀阀)、以及蒸发器，同时从压缩机排放的流量中去除大部分润滑剂。润滑剂分离器1112可以包括例如过滤器，该过滤器被配置为允许制冷剂通过，同时在压缩机的排放流中捕获润滑剂。润滑剂分离器可以位于压缩机1102的排放端口1106和压缩机***1100的制冷回路的冷凝器1122之间。
润滑剂储存器1132储存要提供给压缩机1102的润滑剂。在一实施例中，润滑剂储存器1132是连接到润滑剂分离器1112的贮槽。在一实施例中，润滑剂储存器1132是润滑剂罐等。在一实施例中，由润滑剂分离器1112捕获的润滑剂收集在例如包括在润滑剂储存器1132中的池中。在一实施例中，该池经由端口连接到流体管线1114。在一实施例中，润滑剂储存器1132集成到润滑剂分离器1112中。在一实施例中，润滑剂储存器1132与润滑剂分离器1112分开。
流体管线1114是在润滑剂储存器1132和压缩机1102的润滑剂入口1108之间提供流体连通的流体管线。在图1所示的实施例中，流体管线1114允许在润滑剂分离器1112处回收并储存在润滑剂储存器1132中的润滑剂被输送到压缩机1102的轴承腔和/或轴承。
加热器1116沿着流体管线1114定位。加热器1116热耦合到流体管线1114，使得加热器1116产生的热量传递到流体管线1114和流体管线1114的内容物(contents)。加热器1116可以通过例如围绕流体管线1114、具有包裹在流体管线1114周围或嵌入在流体管线1114中的加热元件等而热耦合到流体管线1114。在一实施例中，加热器1116是电加热器。在一实施例中，加热器1116是电磁感应加热器。
流量控制装置1118可以沿着流体管线1114定位，并且被配置为控制通过流体管线1114的流体的流量。在一实施例中，流量控制装置1118可以是但不限于可控阀。流量控制装置1118可用于限制流经流体管线1114的润滑剂的量。在一实施例中，相对于润滑剂从润滑剂储存器1132到润滑剂入口1108的流动方向，流量控制装置1118在加热器1116热耦合到流体管线1114处的上游。在一实施例中，流量控制装置1118通过减小吸收由加热器1116提供的热量的流的体积来允许润滑剂被加热器1116加热到更高的温度。在一实施例中，流量控制装置1118是泵。
控制器1120可以连接到加热器1116和/或流量控制装置1118。控制器1120可接收与润滑要求和/或润滑剂质量相关的压缩机操作信息。压缩机操作信息可以包括例如压缩机1102操作时的速度、压缩机1102操作时的容量、饱和吸入温度、饱和排放温度等中的一个或多个。在一实施例中，控制器1120基于压缩机操作信息确定润滑剂体积和/或润滑剂质量目标。确定的润滑剂体积可用于控制流量控制装置1118。确定的润滑剂体积和/或润滑剂质量目标可用于确定要由加热器1116添加到润滑剂的热量。在一实施例中，控制器1120例如通过设置加热器1116向流体管线1114供应特定量的热量、在特定温度或设置下操作加热器1116、或启动和停用加热器1116来指导加热器1116的操作。
图2示出了根据实施例的压缩机***1200的***图。压缩机***1200包括具有吸入端口1104、排放端口1106和润滑剂入口1108的压缩机1102、排放管线1110、润滑剂分离器1112、润滑剂储存器1132、流体管线1114以及流量控制装置1118，如图1所示和上文所述。图2所示的实施例包括热耦合到压缩机***1200的一部分和流体管线1114的热捕集器1202。在一实施例中，排放***1204流体连接到压缩机1102的排放端口1106。在一实施例中，冷凝器1206位于压缩机的下游。压缩机1102和冷凝器1206是还包括膨胀装置1124和蒸发器1126的制冷回路的一部分。在一实施例中，压缩机1102具有围绕排放端口1106的排放壳体1208。在一实施例中，控制器1210连接到流量控制装置1118和热捕集器1202。在一实施例中，温度传感器1212包括在压缩机***1200中。温度传感器1212可以连接到控制器1210和热捕集器1202。
热捕集器1202将流体管线1114的一部分热耦合到压缩机***1200的至少一个其他部分。热捕集器1202将流体管线1114热耦合到压缩机***1200的另一部分。压缩机***1200的另一部分是通常处于比流体管线1114更高温度的部分，使得热耦合将热量传递到流体管线1114并加热在其中行进的润滑剂。压缩机***1200的另一部分可以是例如排放管线1110、排放***1204、冷凝器1206或排放壳体1208。热捕集器1202可以包括例如位于压缩机***1200上、压缩机***1200中或在压缩机***1200上要收集热量的位置处的吸热元件。热捕集器1202可包括从吸热元件延伸到流体管线1114的一个或多个导热元件1214。一个或多个导热元件1214可提供热捕集器1202的吸热元件到流体管线1114的热耦合。
在一实施例中，如上所述和图1所示的加热器1116和图2所示的热捕集器1202都包括在压缩机***中。在该实施例中，加热器1116和热捕集器1202都热耦合到流体管线1114。在该实施例中，加热器1116和热捕集器1202都向流体管线1114中携带的润滑剂提供热量。在一实施例中，加热器1116相对于通过流体管线1114的润滑剂的流动在热捕集器1202的下游。在一实施例中，加热器1116和/或热捕集器1202相对于通过流体管线1114的润滑剂的流动在流量控制装置1118的下游。
在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于排放管线1110的表面上。在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于排放管线1110内，使得从压缩机1102排放到排放管线1110中的流体流穿过吸热元件。
在一实施例中，排放***1204流体连接到压缩机1102的排放端口1106。排放***1204可以位于排放端口1106和排放管线1110之间，或者沿着排放管线1110定位。排放***是被配置为减少由压缩机的操作和排放引起的脉动和/或振动的***。排放***接收来自压缩机的压缩流体，并用于减小由压缩机1102的操作引起的脉动和/或振动。在一实施例中，排放***1204通过将排放管线1110与制冷回路的其余部分分开(通过在直接机械连接到排放管线1110的排放***1204的一部分与制冷回路的其余部分之间具有间隙)来减少脉动和振动。在一实施例中，排放***1204通过引导排放的流体通过一系列挡板或其他这样的特征来减少脉动和/或振动。在一实施例中，使用多个这样的结构通过它们的组合效应来减少脉动和/或振动。在一实施例中，排放***1204相对于从压缩机1102排放的流体的流动，在润滑剂分离器1112的上游。通过在从压缩机1102排放流体的地方或附近接收流体，排放***1204接收处于加热、压缩状态的制冷剂回路的流体。在压缩机1102的操作期间，排放***1204或通过排放***1204行进的流体通常处于高于流体管线1114或位于流体管线1114内的流体的温度的温度。
在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于排放***1204的表面上。
在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于排放***1204内，使得从压缩机1102排放到排放***1204中的流体流穿过吸热元件。
在一实施例中，冷凝器1206位于压缩机1102的下游。冷凝器1206是制冷回路的组件，其中由压缩机1102压缩的流体排出热量。在一实施例中，冷凝器1206相对于从压缩机1102排放的流体的流动，在润滑剂分离器1112的下游。冷凝器1206接收处于加热和压缩状态的制冷剂，而润滑剂分离器1112下游的流体管线1114可与加热的制冷剂隔离。因此，在压缩机***1200的操作期间，冷凝器1206可以处于高于流体管线1114或位于流体管线1114内的流体的温度的温度。在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于冷凝器1206的表面上。在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于冷凝器1206内，使得冷凝器1206内的流体流穿过吸热元件。
在一实施例中，压缩机1102具有围绕排放端口1106的排放壳体1208。排放壳体1208是压缩机1102的壳体的位于排放端口处或排放端口附近的一部分。操作压缩机时产生的热量和来自压缩流体本身的热量被排放壳体1208吸收。当压缩机1102操作时，排放壳体1208通常处于高于排放管线1114或位于排放管线1114内部的流体的温度的温度。在一实施例中，热捕集器1202的吸热元件位于排放壳体1208的表面上。
控制器1210连接到流量控制装置1118。在一实施例中，控制器1210连接到温度传感器1212，并且被配置为从温度传感器1212接收温度数据。控制器1210被配置为控制流量控制装置1118以基于例如压缩机1102的操作条件(诸如压缩机的速度或容量)以及来自温度传感器1212的温度数据来确定提供给压缩机1102的润滑剂的量。在一实施例中，控制器1210基于压缩机1102的操作条件确定实现润滑剂质量目标的温度。在一实施例中，润滑剂质量目标是润滑剂的温度。在该实施例中，控制器1210基于温度数据确定可由热捕集器1202加热到确定的温度的润滑剂的体积。在一实施例中，控制器1210指示流量控制装置1118打开或收缩，以允许润滑剂流过流体管线1114，该流体管线1114提供确定的体积的润滑剂。在除流体管线1114之外的热捕集器1202热耦合到压缩机***1200的一个以上部分的实施例中，控制器可确定是否将热捕集器1202与压缩机***1200的一个或多个部分隔离。热捕集器1202与压缩机***1200的其他组件的隔离可基于允许通过流量控制装置1118的流量。热捕集器1202与压缩机***1200的其他组件的隔离可基于压缩机***1200的除流体管线1114之外的部分的温度，以确保润滑剂在润滑剂入口1108处处于所需温度。在同时存在热捕集器1202和加热器1116的实施例中，控制器1210可以确定所需的润滑剂流量。当所需的润滑剂流的体积超过可单独由热捕集器1202加热到确定的温度的润滑剂的体积时，如基于温度数据确定的，控制器1210引导加热器1116的操作以将润滑剂加热到确定的温度，同时引导流量控制装置打开或收缩，使得流过流体管线1114的体积至少为确定的所需润滑剂量。在一实施例中，控制器1210可以基于压缩机***1200正在操作的速度来确定流过流体管线1114的体积。
一个或多个温度传感器1212获得压缩机***的一个或多个部分处的温度数据，热捕集器1202经由一个或多个导热元件1214热耦合到该压缩机***的一个或多个部分。温度传感器1212可以位于例如热捕集器1202上或者压缩机***1200的一个或多个部分中的任一或所有处，而不是与它热耦合的流体管线1114。根据1212的多个温度传感器可以包括在压缩机***1200的实施例中。压缩机***1200的这些其他部分的示例包括排放管线1110、排放***1204、冷凝器1206或排放壳体1208。温度传感器1212提供关于热捕集器1202本身或由热捕集器1202回收并传递到流体管线1114的热源的温度数据。可以将来自温度传感器1212的温度数据提供给控制器1210。提供给控制器1210的温度数据例如可用于估计热捕集器1202可提供给流体管线1114中的流体的热量。温度传感器1212可以是例如热敏电阻、热电偶、基于半导体的温度传感器或能够测量压缩机***1200的所述部分或热捕集器1202的典型温度范围内的温度的任何其他合适的温度测量设备，例如在压缩机***1200的吸入处从0°F或约0°F到100°F或约100°F的温度，以及在压缩机***1200的排放处从60°F或约60°F到250°F或约250°F的温度。
图3示出了根据实施例的方法1300的流程图。方法1300可选地包括从压缩机的排放物中分离润滑剂1302。方法1300包括将润滑剂从润滑剂储存器引导至流体管线1304，使用流量控制装置限制润滑剂在流体管线中的流动1306，使用热耦合到流体管线的热源加热润滑剂1308，以及在润滑剂被加热后将润滑剂引导至压缩机的润滑剂入口1310。
在一实施例中，润滑剂从压缩机的排放(排出物)中分离1302。压缩机(例如压缩机1102)在排放端口(例如排放端口1106)处排放压缩气体。压缩气体还包括润滑剂，例如来自压缩机的轴承和轴承腔的润滑剂。润滑剂可通过例如润滑剂分离器(诸如润滑剂分离器1112)与压缩机排放的气体分离。润滑剂可以在从压缩机的排放分离1302之后被储存，例如在润滑剂储存器(诸如润滑剂储存器1132)中。
将润滑剂从润滑剂储存器引导到流体管线1304。润滑剂存储器，诸如润滑剂储存器1132，其中润滑剂在被提供给压缩机1302之前被储存，可以包括将润滑剂引导到流体管线(例如流体管线1114)中的出口。流体管线是在压缩机的润滑剂入口(诸如压缩机1102的润滑剂入口1108)之间提供流体连通的管线。
在一实施例中，可选地可以使用流量控制装置来限制流体管线中润滑剂的流动1306。流量控制装置可以是如上所述的流量控制装置1118。可基于例如压缩机的轴承所需的润滑剂的量和/或用于加热润滑剂的一个或多个热源的加热能力来限制流量1308。在一实施例中，可以基于从热源可用的热量，例如电加热器的加热能力和/或热耦合到热捕集器1202的压缩机***元件的温度来限制流量。
使用热耦合到流体管线的热源加热润滑剂1308。在一实施例中，热源是诸如加热器1116的加热器。在一实施例中，热源是热耦合到压缩机***的另一部分的热捕集器，诸如热捕集器1202。在一实施例中，润滑剂由加热器(诸如加热器1116)和热捕集器(诸如热捕集器1202)加热。
加热润滑剂1308可以由诸如控制器1120或控制器1210的控制器来控制。在加热润滑剂1308期间添加到润滑剂的热量或者加热1308结束时润滑剂的最终温度可由控制器基于例如压缩机的速度和/或排放温度来确定。在一实施例中，添加到润滑剂中的热量可以根据在1306处的限制之后的润滑剂流的体积而变化。在一实施例中，控制器通过控制流过流量控制装置1118的润滑剂的体积来控制进入压缩机的润滑剂入口的润滑剂的温度。
在润滑剂被加热之后被引导到压缩机的润滑剂入口1310。润滑剂可以由流体管线(诸如流体管线1114)输送到润滑剂入口(诸如润滑剂入口1108)中，在这里润滑剂进入压缩机。在一实施例中，润滑剂入口向压缩机的轴承腔提供润滑剂，在该处润滑剂润滑支撑压缩机的一个或多个旋转部分的一个或多个轴承，例如螺杆压缩机的转子。
方面：
方面1-15中的任一方面可以与方面16-20中的任一方面组合。应当理解，方面1-20中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种压缩机***，包括：具有吸入端口、排放端口和润滑剂入口的压缩机；润滑剂储存器；流体管线，其中流体管线允许润滑剂储存器和润滑剂入口之间的流体连通；以及热耦合到流体管线的热源。
方面2、根据方面1所述的压缩机***，其中，该热源是电加热器。
方面3、根据方面1所述的压缩机***，其中，该热源是热捕集器。
方面4、根据方面3所述的压缩机***，其中，该热捕集器热耦合到润滑剂分离器。
方面5、根据方面3-4中任一方面所述的压缩机***，还包括连接到压缩机的排放端口的排放管线，并且其中热捕集器热耦合到排放管线。
方面6、根据方面3-5中任一方面所述的压缩机***，还包括连接到压缩机的排放端口的排放***，并且其中热捕集器热耦合到排放***。
方面7、根据方面3-6中任一方面所述的压缩机***，还包括冷凝器，并且其中热捕集器热耦合到冷凝器。
方面8、根据方面3-7中任一方面所述的压缩机***，其中，所述压缩机还包括排放壳体，并且热捕集器将热量从排放壳体传递到流体管线。
方面9、根据方面1-8中任一方面所述的压缩机***，还包括第二热源。
方面10、根据方面1-9中任一方面所述的压缩机***，还包括位于压缩机的排放端口下游的润滑剂分离器，并且其中润滑剂储存器是润滑剂分离器的润滑剂贮槽。
方面11、根据方面1-10中任一方面所述的压缩机***，其中，所述流体管线包括流量控制装置。
方面12、根据方面1-11中任一方面所述的压缩机***，还包括连接到所述热源的控制器。
方面13、根据方面12所述的压缩机***，还包括流量控制装置，并且其中所述控制器连接到所述流量控制装置。
方面14、根据方面13所述的压缩机***，其中，控制器基于压缩机的操作参数来控制热源和流量控制装置的操作。
方面15、根据方面14所述的压缩机***，其中所述压缩机的操作参数包括饱和吸入温度、吸入压力、吸入温度、排放温度、饱和排放温度、排放压力以及压缩机速度中的一个或多个。
方面16、一种操作压缩机***的方法，包括：将润滑剂从润滑剂储存器引导至流体管线；使用热耦合到流体管线的热源加热润滑剂；以及在加热润滑剂之后，将润滑剂引导到压缩机的润滑剂入口。
方面17、根据方面16所述的方法，其中，所述热源包括电加热器。
方面18、根据方面16-17中任一方面所述的方法，其中，热源包括在与流体管线分开的位置处热耦合到压缩机***的热捕集器。
方面19、根据方面16-18中任一方面所述的方法，还包括：使用处理器确定润滑剂体积和润滑剂温度；以及基于确定的润滑剂体积限制润滑剂的流动，并且其中基于确定的润滑剂温度来加热润滑剂
方面20、根据方面19所述的方法，其中，所述润滑剂体积和润滑剂温度由处理器基于压缩机的操作图来确定。
压缩机***调节润滑剂以允许压缩机在增加的各种条件下操作，同时保持轴承的可靠性。压缩机***包括位于润滑剂分离器和润滑剂入口之间的流体管线上的加热器。加热器可以是电加热器、或者是将热量从压缩机***的其他部分传递到流体管线中的流体的热捕集器。流量控制装置可以控制穿过流体管线的润滑剂的量、降低润滑剂压力和/或流量、增加向润滑剂添加热量的效率。
使用测量或估计的流变性质来控制冷却器的压缩机轴承保护(图4-图6)
本公开涉及用于在冷却器中使用的压缩机中的润滑剂流变性质的测量的方法和***，特别涉及基于在轴承腔处或附近的测量来确定润滑剂流变性质的直接测量、以及基于确定的润滑剂流变性质来操作压缩机。
轴承的适当润滑要求润滑剂具有足够的包括粘度的流变性质。流变性质可以指示润滑剂是否适当地润滑轴承。流变性质可以表示为粘度比，诸如卡伯(kappa)，应用粘度与额定粘度之比、或兰布达(lambda，λ)，轴承中润滑剂膜厚度与表面粗糙高度之比。例如，当确定卡伯值时，额定粘度可根据操作参数(诸如包括轴承的压缩机的速度)而变化。目前，通常使用饱和温度和排放管线中的温度之间的差的排放过热度(DSH)测量来估计润滑剂质量(即，润滑剂对溶解的制冷剂的质量分数)，并且当控制压缩机时，该估计的润滑剂质量又被用来代替流变性质。在控制压缩机操作时使用目标DSH测量来考虑润滑剂质量、设备寿命和安全性。与使用代替或相关值(如DSH和润滑剂质量)的方法相比，使用润滑剂流变性质的直接测量(例如卡伯值)提高了准确性。此外，DSH测量捕获润滑剂分离器处的润滑剂质量，但是润滑剂正在轴承处使用，轴承可能处于不同的条件，因此润滑剂的行为可能偏离基于DSH可预测的情况。轴承腔处或附近的润滑剂流变性质的测量提供了更准确的轴承润滑评估，并允许在包括润滑剂制备或润滑剂分离器下游关于轴承的浓缩装置的***中正确评估轴承润滑。由于改进了对轴承润滑的理解，这允许利用压缩机操作图的更多部分。
使用以粘度比(例如卡伯值)表示的流变性质来评估轴承处的润滑，可以考虑影响流变性质充分性的因素，例如压缩机速度。这在通常与部分负载下(例如较低的压缩机速度或在较低环境温度下的操作)不良润滑相关的部分操作图中进一步提高了压缩机操作的准确性和精度。提高了压缩机的完整操作图的使用程度，允许在包括压缩机的***(例如冷却器)中实现提高的效率。提高轴承润滑评估的准确性和精度还提供了使用更广泛的制冷剂的能力，即使是那些可能在与压缩机一起使用的润滑剂中溶解度增加并因此可能需要更多的热量从润滑剂中排出的制冷剂。
一种用于操作包括润滑剂分离器的压缩机***的方法实施例，包括经由压缩机的轴承腔内的一个或多个传感器测量润滑剂的一个或多个参数，并使用所述一个或多个参数来确定一个或多个润滑剂流变性质。在一实施例中，一个或多个流变性质包括润滑剂的卡伯值。
在一实施例中，一个或多个参数包括轴承腔温度和轴承腔压力。在一实施例中，一个或多个参数包括根据传递函数修改的轴承腔温度和吸入压力。在一实施例中，一个或多个参数包括润滑剂的折射率。在一实施例中，一个或多个参数包括润滑剂的粘度计读数。
在一实施例中，基于一个或多个润滑剂流变性质来调整压缩机的速度。在一实施例中，基于一个或多个润滑剂流变性质来调整压缩机的容量。在一实施例中，加热器与从润滑剂分离器到轴承腔的润滑剂的流动路径热连通。
一种压缩机***实施例包括压缩机，该压缩机包括吸入端口和轴承腔、轴承腔内部并被配置为测量润滑剂的一个或多个参数的一个或多个传感器、润滑剂分离器、以及控制器，该控制器被配置为接收润滑剂的一个或多个参数并确定一个或多个润滑剂流变性质。
在一实施例中，在压缩机***中，一个或多个参数包括轴承腔内的温度和轴承腔内部的压力。在一实施例中，在压缩机***中，一个或多个参数包括轴承腔内部的润滑剂的折射率。在一实施例中，在压缩机***中，一个或多个参数包括轴承腔内部的温度、以及吸入端口处由传感器测量的吸入压力，并且处理器被配置为在确定一个或多个润滑剂流变性质时根据传递函数调整吸入压力。
在一实施例中，控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质确定压缩机的调整的速度、和压缩机在调整的速度下的直接操作。
在一实施例中，控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质确定压缩机的调整的容量、和压缩机在调整的容量下的直接操作。
在一实施例中，压缩机***还包括润滑剂加热器，润滑剂加热器与从所述润滑剂分离器到轴承腔的润滑剂的流动路径热连通，并且其中控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质来引导润滑剂加热器的操作。
润滑剂的流变性质是润滑剂的流动性质，包括例如润滑剂的粘度、润滑剂的粘度-压力关系等中的一个或多个。可以根据润滑剂粘度读数、润滑剂折射率、温度和压力中的一个或多个来确定流变性质中的一个或多个。温度和压力可以是在将要确定流变性质的位置(如在轴承腔内)处的直接测量，或者可以是在另一位置处进行的测量并例如通过传递函数进行转换。流变性质可以定义轴承是否具有足够的润滑以在足够的可靠性或寿命水平下操作。
一个或多个流变性质可以呈现为比率，例如粘度比。粘度比可以包括测量的流变性质和特定轴承处润滑剂的流变性质的最小阈值或优选值。在一实施例中，粘度比是卡伯值，即润滑剂的应用粘度与轴承的额定粘度的比率。额定粘度可以基于例如轴承的可靠性和/或寿命数据。额定粘度可基于轴承处的操作参数(诸如轴承处的旋转速度)而变化。
在一实施例中，可基于弹性流体动力润滑(EHL)或流体动力润滑来确定关于获得卡伯值的流变性质和额定粘度。使用EHL方法还是流体动力润滑方法可以基于轴承的类型来确定，例如对于与滚柱轴承一起使用的润滑剂使用EHL。
在一实施例中，粘度比可以是兰布达(λ)值，即油膜厚度与润滑轴承中的表面粗糙高度相比的比率。
图4是根据实施例的压缩机2100的轴承盖2102的前视图。在一实施例中，轴承盖2102包括温度探针孔2104和压力探针孔2106。
压缩机2100可以是例如螺杆压缩机。在一实施例中，压缩机2100是可变容积比压缩机。压缩机2100包括轴承腔，该轴承腔在端部被轴承盖2102封闭。在一实施例中，压缩机2100是涡旋压缩机。在一实施例中，压缩机2100是离心压缩机。
轴承盖2102是位于压缩机2100的轴承腔的端部的盖。轴承盖2102封闭轴承腔，其中存在允许压缩机转子旋转的轴承。
温度探针孔2104是延伸穿过轴承盖2102并且允许温度传感器的至少一部分位于轴承腔内的开口。温度传感器可以是例如热敏电阻、热电偶、基于半导体的温度传感器或能够测量轴承腔的典型温度范围的任何其他合适的温度测量设备。通过温度探针孔2104突出到轴承腔中的温度传感器允许直接测量轴承腔内的温度。
在一实施例中，压缩机2100可包括两个或更多个温度探针孔2104。包括在压缩机中的每个轴承可以具有不同的旋转速度和/或局部温度，例如在螺杆压缩机中，阴转子可以具有比阳转子更慢的旋转速度。即使对于全部位于压缩机2100的轴承腔内的轴承，例如由于每个轴承的旋转速度不同，润滑剂流变性质要求和润滑剂流变性质也可能局部变化。在一实施例中，可以为包括在压缩机2100的轴承腔中的每个轴承提供一个温度探针孔2104。例如，当压缩机2100是螺杆压缩机时，可以在压缩机2100的阳转子和阴转子中的每一个处或附近进行温度测量。
压力探针孔2106是延伸穿过轴承盖2102并且允许压力传感器的至少一部分位于轴承腔内的开口。压力传感器的该部分可以是传感器的探针，其被配置为接收压力并产生代表轴承腔处或轴承腔内的压力的输出。例如，压力传感器可以包括力收集器，并且可以是压阻式、电容式、电磁式或能够测量通常出现在轴承空腔内的范围内的压力的其他此类传感器。压力探针孔2106允许压力传感器直接测量轴承腔内的压力。
图5是包括压缩机2202的加热、通风、空调和制冷(HVACR)***2200的一部分的剖面图。压缩机2202包括压缩机壳体2204和转子2206、2208，转子2206和转子2208设置在压缩机壳体2204内的空间中。转子2206和转子2208的一端由位于轴承腔2210中的轴承2214、2216支撑。压缩机壳体2204、转子2206、2208和轴承盖2212限定了轴承腔2210。来自压缩机2202的排放继续通过HVACR***2200到润滑剂分离器2218，在那里润滑剂被捕获并再循环到轴承腔2210。润滑剂加热器2220可沿着将润滑剂从润滑剂分离器2218或润滑剂贮槽、罐或贮存器运送到轴承腔2210的路径定位。HVACR***2200可包括控制器2222和一个或多个润滑剂状况传感器2224。
HVACR***2200是包括用于加热和/或冷却流体的压缩机回路的***。HVACR***2200可以例如包括在水冷却器、热回收***、制冰***等中。HVACR***2200包括压缩机回路，该压缩机回路包括压缩机2202、冷凝器2230、膨胀装置2232(例如膨胀阀)和蒸发器2234。
在一实施例中，压缩机2202是压缩HVACR***2200中使用的制冷剂的螺杆压缩机。压缩机2202包括轴承并允许用于轴承的润滑剂与其压缩的制冷剂混合。压缩机2202包括制冷剂进入压缩机2202的吸入端口2238和压缩的制冷剂离开压缩机2202的排放端口2240。
压缩机壳体2204具有气体进入的吸入端口2238和气体离开压缩机壳体的排放端口2240。压缩机壳体2204限定了包括容纳转子2206和2208的腔的空间。压缩机壳体2204被配置为在转子2206和转子2208旋转时与转子2206和转子2208的凹槽和凸角结合限定压缩室。
转子2206、2208位于由压缩机壳体2204限定的空间内。转子2206、2208可设置在压缩机壳体2204内的相应腔中。转子在操作压缩机2202时旋转，并且转子2206和2208的凸角与压缩机壳体组合，从压缩机2202的吸入端口2238引导制冷剂并在制冷剂移向压缩机2202的排放端口2240时对其进行压缩。在一实施例中，转子2206和转子2208具有相应的配合凸角，该配合凸角被构造为当转子2206、2208旋转时形成压缩室。在一实施例中，转子2206是阳转子、转子2208是阴转子。在一实施例中，转子之一，例如转子2206，包括轴2228，当压缩机2202运行时，轴2228由马达2236驱动以旋转转子2206和2208。转子2206和转子2208各自具有与轴2228从转子2206延伸的端部相对的第一端部。每个转子2206和转子2208的第一端部由轴承2214、2216支撑。
轴承腔2210是由转子2206、转子2208、压缩机壳体2204和轴承盖2212限定的空间。轴承腔2210包含轴承2214和2216。润滑剂可以位于轴承腔2210内，特别是在轴承2214、2216处，以润滑轴承。轴承腔可接收来自例如润滑剂分离器2218的润滑剂。从润滑剂分离器2218到轴承腔2210的流体路径可以包括例如加热器或与其接触。
轴承盖2212封闭压缩机壳体2204的端部。轴承盖2212与压缩机壳体2204和转子2206、2208一起限定轴承腔2210。轴承盖2212可包括一个或多个孔，例如上面描述并在图4中示出的温度探针孔2104和压力探针孔2106，传感器可通过这些孔被引入到轴承腔2210中。在一实施例中，轴承盖2212包括折射率探针孔。在一实施例中，轴承盖2212包括孔，通过该孔可以将轴承腔中的润滑剂引入到折射率传感器中。
轴承2214支撑转子2206的端部2242，并且轴承2216支撑转子2208的端部2244。轴承2214和轴承2216可位于转子2206和转子2208的朝向压缩机2202的排放端的端部。在压缩机2202操作时，轴承2214和轴承2216允许各自的转子2206、转子2208旋转。轴承2214和轴承2216由存在于轴承腔2210内的润滑剂润滑。轴承2214和轴承2216例如可以是诸如滚珠轴承、滚柱轴承等的机械轴承。压缩机2202还可包括分别在转子2206和转子2208的吸入端处的轴承2246和轴承2248。轴承2246和轴承2248可以从与轴承2214和轴承2216共同的来源接收润滑剂。
润滑剂分离器2218位于压缩机2202的排放端口2240的下游。润滑剂分离器2218从压缩机2202排放的制冷剂流中去除润滑剂，并将润滑剂返回到轴承腔2210。润滑剂分离器2218可包括润滑剂贮槽。在一实施例中，润滑剂分离器2218包括润滑剂贮槽和热耦合到润滑剂贮槽的润滑剂加热器2220。
润滑剂加热器2220位于润滑剂分离器2218的润滑剂贮槽处或沿着润滑剂分离器2218和轴承腔2210之间的润滑剂流动路径定位。润滑剂加热器2220可以是例如电加热器。润滑剂加热器2220可以是热耦合到HVACR***2200的另一部件的***或废热收集器。可以基于轴承腔2210内的润滑剂流变性质(例如经由控制器2222)来控制润滑剂加热器2220。在一实施例中，润滑剂加热器2220位于润滑剂分离器2218处或润滑剂分离器2218内。
在一实施例中，其他润滑剂调节装置可以在润滑剂分离器2218和轴承腔2212之间，代替润滑剂加热器2220或除了润滑剂加热器2220之外。润滑剂调节装置可包括例如过滤器、膨胀阀或构造成降低润滑剂压力的孔口等。
在一实施例中，HVACR***2200可以包括控制器2222。控制器2222被配置为从一个或多个传感器2224接收数据。控制器2222被配置为基于一个或多个传感器2224的至少一个输出来确定一个或多个润滑剂流变性质。在一实施例中，控制器2222还被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质来控制压缩机2202的操作。
一个或多个传感器2224可至少部分地设置在轴承腔2210内。一个或多个传感器2224可以包括折射率传感器、粘度计、温度传感器和/或压力传感器。一个或多个传感器中的每一个可具有通过轴承盖2212中的孔突出到轴承腔2210中的至少一部分，例如探针。在一实施例中，传感器完全位于轴承腔2210内，并且与控制器2222的连接延伸穿过轴承盖2212中的孔。
在一实施例中，由控制器2222确定的一个或多个润滑剂流变性质包括粘度比，例如卡伯值。卡伯值是润滑剂的应用粘度与该润滑剂的额定粘度的粘度比。卡伯比率可以反映滚动接触处(例如轴承2214、2216、2246和/或2248)的表面分离。在一实施例中，用于确定卡伯的应用粘度是基于由传感器2224测量的轴承腔温度和压力来确定的。例如，轴承腔温度和压力可用于确定提供给轴承的润滑剂的润滑剂/制冷剂质量分数，然后可用于确定应用粘度。轴承腔温度和压力可用于直接基于润滑剂和制冷剂的已知特性来确定应用粘度。在一实施例中，用于确定卡伯的应用粘度是基于由传感器2224测量的润滑剂的折射率来确定的。折射率可用于例如确定润滑剂/制冷剂质量分数，然后可用于确定应用粘度。润滑剂以及制冷剂的压力、粘度和温度特性可用于确定应用粘度，然后用于确定卡伯。在一实施例中，粘度比是参数的函数，该参数包括例如压缩机速度、轴承腔压力、制冷剂特性、润滑剂特性、润滑剂质量(即润滑剂和制冷剂质量分数)以及轴承尺寸。在一实施例中，用于确定卡伯的应用粘度直接使用粘度计确定，并使用以下函数确定卡伯：
在一实施例中，传感器2226可以位于压缩机2202的吸入2238处。传感器2226可以是例如温度传感器或压力传感器。传感器2226可以连接到控制器2222。在传感器2226是温度传感器的实施例中，压缩机2202的饱和吸入温度可由控制器2222根据传递函数和用于确定润滑剂流变性质的调整值来调整。在传感器2226是压力传感器的实施例中，控制器2222可以使用传感器2226测量的吸入压力来确定在确定润滑剂流变性质时要使用的轴承腔压力的值。
图6是根据实施例的操作冷却器的方法2300的流程图。获得润滑流变性质参数2302。润滑流变性质参数用于确定一个或多个润滑剂流变性质2304。在一实施例中，一个或多个润滑剂流变性质用于确定更新的压缩机操作曲线2306。然后根据更新的压缩机操作曲线操作压缩机2308。在一个施例中，基于确定的一个或多个润滑剂流变性质来操作影响润滑剂流变性质的装置2310。
一个或多个润滑流变性质参数在轴承腔(如上面描述并在图5中示出的轴承腔2210)处或附近获得2302。在一实施例中，一个或多个润滑流变性质参数是由位于轴承腔中的压力传感器测量的压力、以及由位于轴承腔中的温度传感器测量的温度。在一个实施例中，一个或多个润滑流变性质参数包括润滑剂的折射率。在该实施例中，折射率可以通过位于轴承腔内的传感器获得，该传感器评估轴承腔内的润滑剂样品。在一实施例中，一个或多个润滑流变性质参数包括润滑剂的粘度计读数。相对于通过压缩机回路的制冷剂流，一个或多个润滑流变性质参数可在轴承腔外部但靠近轴承腔的位置处测量。轴承腔外部的位置可以包括例如压缩机的吸入端口、压缩机内但与轴承分开的一个或多个点、或在压缩机的排放与润滑剂分离器之间。在一实施例中，一个或多个润滑流变性质参数是在压缩机的吸入端口处测量的吸入压力和轴承腔温度。在一实施例中，润滑流变性质参数是在压缩机的吸入端口处测量的压缩机的吸入压力和轴承腔温度。在一实施例中，使用饱和吸入温度、饱和排放温度、排放温度和压缩机速度的函数可用于确定对应于轴承腔温度的值，当与吸入压力组合时，可以使用该值来确定润滑剂流变性质。
一个或多个润滑流变性质参数用于确定一个或多个润滑流变性质2304。可以使用处理器来确定润滑流变性质。在一实施例中，润滑流变性质包括粘度比，例如卡伯值。卡伯值是润滑剂的粘度比，即润滑剂的实际粘度与额定粘度的比率。卡伯值越大，表示润滑剂的性能越好。基于压缩机的操作状态，例如压缩机操作的速度，润滑剂的卡伯值可能需要超过某些阈值。卡伯值可以通过使用一个或多个润滑流变性质参数的函数来确定。在一实施例中，一个或多个流变性质可以是兰布达(λ)值，即油膜厚度与轴承的表面粗糙高度的比率。在一实施例中，润滑流变性质可用于确定压缩机组件的预期寿命。
一个或多个润滑流变性质可用于确定更新的压缩机操作曲线2306。更新的压缩机操作曲线可包括阀的位置、压缩机的最小速度等中的一个或多个。可以例如基于允许的压缩机操作的查找表(诸如在润滑剂流变性质的给定值下的容量和/或速度)来确定更新的压缩机操作曲线2306。在一实施例中，在2306处确定的更新的压缩机操作曲线可以是对压缩机的最小速度的改变。在一实施例中，对压缩机的最小速度的改变可以是对最小速度的周期性改变。在一实施例中，最小速度可以在润滑流变学特性的最小阈值处或附近增加。在一实施例中，一个或多个流变性质可以包括粘度比，粘度比是包括压缩机速度的参数的函数，并且粘度比函数可以用于确定包括在更新的压缩机操作曲线中的速度。在一实施例中，用于确定最小速度的润滑流变性质和速度之间的关系可以是以下公式：
然后可以根据更新的压缩机操作曲线来操作压缩机2308。根据更新的压缩机操作曲线操作压缩机可以包括例如以特定速度或容量操作压缩机。在一实施例中，以特定速度操作压缩机可以通过控制压缩机的变速驱动器(VSD)来执行。在一实施例中，以特定容量操作压缩机可以通过控制膨胀装置(例如电子膨胀阀(EXV))的位置来执行。在一实施例中，可以基于润滑剂流变性质来控制从蒸发器的油返回。在一实施例中，当润滑剂流变性质指示润滑不足时，可以减少从蒸发器返回的油量。在一实施例中，当一个或多个润滑剂流变性质高于阈值时，可以加速从蒸发器返回油的时间，而当一个或多个润滑剂流变性质处于或接近阈值时，可以减慢从蒸发器返回油的时间。
在一实施例中，根据更新的压缩机操作曲线操作压缩机可包括对润滑剂流变性质的定期采样或连续监测，并且当一个或多个润滑剂流变性质满足阈值时，预定压差可用于压缩机的当前负载点。基于压缩机的效率曲线，预定压差可以是压缩机的标准操作压力。
在一实施例中，可以基于确定的润滑剂流变性质来操作影响润滑剂流变性质的装置2310。在一实施例中，影响润滑剂流变性质的装置是加热器，其热耦合到润滑剂从油分离器到轴承腔的流动路径的至少一部分。在一实施例中，加热器是电加热器。在一实施例中，加热器是热耦合到HVACR***的另一部件的***或废热收集器。可以基于例如一个或多个润滑剂流变性质是否满足阈值来控制影响润滑剂流变性质的装置的操作。在一实施例中，影响润滑剂质量的装置是可控膨胀阀或孔口，该孔口被配置为将润滑剂的压力降低受控量。在一实施例中，影响润滑剂质量的装置是驱动器(例如，变速驱动器)和/或可向压缩机***中的气体提供热量的马达。
确定轴承空腔处或附近的润滑剂流变性质，而不是使用更远程或间接的润滑测量，可以允许更有效地使用诸如加热器的润滑剂浓缩装置，并且可以改进可在压缩机操作期间使用的操作图的量。这可允许提高压缩机操作的效率，例如在可变容积比压缩机中，以及在润滑剂流变性质可能不足的条件下，例如低环境温度或低压缩机速度。
方面：
方面1-9中的任一方面可以与方面10-18中的任一方面组合。应当理解，方面1-18中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种用于操作包括润滑剂分离器的压缩机***的方法，包括：经由压缩机的轴承腔内的一个或多个传感器测量润滑剂的一个或多个参数；以及基于所述一个或多个参数确定一个或多个润滑剂流变性质。
方面2、根据方面1所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括轴承腔温度。
方面3、根据方面2所述的方法，其中，所述一个或多个参数还包括轴承腔压力。
方面4、根据方面2所述的方法，还包括测量所述压缩机的吸入压力，并且其中，基于所述一个或多个参数和吸入压力确定一个或多个润滑剂流变性质，以及确定一种或多种润滑剂流变性质包括将预定传递函数应用于压缩机的吸入压力。
方面5、根据方面1-4中任一方面所述的方法，其中，所述一个或多个参数包括所述润滑剂的折射率。
方面6、根据方面1-5中任一方面所述的方法，其中，所述一个或多个润滑剂流变性质包括所述润滑剂的卡伯值。
方面7、根据方面1-6中任一方面所述的方法，还包括经由控制器基于所述一个或多个润滑剂流变性质来确定压缩机的调整的速度；以及以调整的速度操作压缩机。
方面8、根据方面1-7中任一方面所述的方法，还包括使用控制器基于所述一个或多个润滑剂流变性质来确定压缩机的调整的容量，以及以调整的容量操作压缩机。
方面9、根据方面1-8中任一方面所述的方法，还包括基于所述一个或多个润滑剂流变性质操作加热器，其中加热器与从润滑剂分离器到轴承腔的润滑剂的流动路径热连通。
方面10、一种压缩机***，包括：压缩机，该压缩机包括吸入端口和轴承腔；位于轴承腔内部并被配置为测量润滑剂的一个或多个参数的一个或多个传感器；以及处理器，所述处理器被配置为从一个或多个传感器接收润滑剂的一个或多个参数并确定一个或多个润滑剂流变性质。
方面11、根据方面10所述的压缩机***，其中，所述一个或多个参数包括轴承腔的温度和轴承腔内的压力。
方面12、根据方面10-11中任一方面的压缩机***，其中，所述一个或多个参数包括所述轴承腔内部的润滑剂的折射率
方面13、根据方面10-12中任一方面所述的压缩机***，其中，所述一个或多个润滑剂流变性质包括润滑剂的卡伯值。
方面14、根据方面10-13中任一方面所述的压缩机***，还包括测量所述压缩机的吸入压力的传感器，并且其中所述处理器配置成基于轴承腔温度和吸入压力来确定所述一个或多个润滑剂流变性质。
方面15、根据方面10-14中任一方面所述的压缩机***，其中，控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质确定压缩机的调整的速度、和压缩机在调整的速度下的直接操作。
方面16、根据方面10-15中任一方面所述的压缩机***，其中，控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质确定压缩机的调整的容量、和压缩机在调整的容量下的直接操作。
方面17、根据方面10-16中任一方面所述的压缩机***，还包括润滑剂加热器，润滑剂加热器与从所述润滑剂分离器到轴承腔的润滑剂的流动路径热连通，并且其中控制器被配置为基于一个或多个润滑剂流变性质来引导润滑剂加热器的操作。
方面18、根据方面10-17中任一方面所述的压缩机***，其中，所述一个或多个传感器包括粘度计，并且所述一个或多个参数包括所述润滑剂的粘度。
本公开涉及基于在压缩机的轴承空腔处或附近进行的测量来确定压缩机***中的一个或多个润滑剂流变性质。所述测量可包括粘度计读数、折射率、轴承腔压力和轴承腔温度、或轴承腔温度和压缩机的吸入压力。一个或多个润滑剂流变性质可用于调整包括压缩机容量和/或压缩机速度的压缩机操作。一个或多个润滑剂流变性质可用于控制一个或多个润滑剂流变性质管理装置，例如加热器和/或膨胀阀。
基于润滑剂特性的风扇控制方法和***(图7-图10)
在许多操作条件下，冷却器可能不是满负载操作的。对于具有(一个或多个)变速风扇和/或具有多个风扇级或分立阶段的风扇、以及具有(一个或多个)变速或可变负载压缩机和/或多个可分级开/关的定速压缩机的冷却器，可以通过HVAC***中的风扇控制获得基于冷却器操作条件的风扇速度，以在各种空载条件下(即非满载条件或部分负载条件)在冷却器中实现目标功率消耗(例如，功率优化)。
HVACR***包括加热或冷却过程流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)的传热回路。工作流体流过传热回路并用于加热或冷却过程流体。在一实施例中，工作流体包括一种或多种制冷剂。由于对环境影响(如臭氧消耗、全球变暖影响)的关注增加，最近出现了限制HVACR***中使用的制冷剂类型的运动(例如，蒙特利尔议定书的基加利修正案、巴黎协定、美国的重要新替代政策(“SNAP”))。特别是，该运动已经用对环境影响较小的制冷剂来代替消耗臭氧的制冷剂(例如，氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)等)和高全球变暖潜能值的制冷剂。
替代制冷剂不消耗臭氧、易燃或不易燃、能效高、与传热回路及其设备的材料相容、毒性低且在传热回路设备的整个生命周期内化学稳定。例如，具有相对较高的GWP的先前的制冷剂(诸如R134a等)正在被制冷剂诸如但不限于R1234ze(例如R1234ze(E))、R513A等所取代。
传热回路包括压缩工作流体的压缩机。向压缩机供应润滑剂，为其运动部件提供润滑。润滑剂可以包括一种或多种类型的润滑剂。例如，润滑剂是但不限于聚酯(POE)油等。润滑剂与工作流体一起从压缩机排放。因此，从压缩机排放的工作流体中含有润滑剂。在某些传热回路中，润滑剂也从工作流体中分离出来，并且分离出来的润滑剂循环回压缩机。在其他传热回路中，润滑剂与工作流体一起循环，然后作为工作流体的一部分通过压缩机的吸入入口供应。工作流体还可以包括除(一种或多种)润滑剂和制冷剂之外的一种或多种附加组分。例如，附加组分可以是但不限于杂质、制冷***添加剂、示踪剂、紫外线(“UV”)染料和/或增溶剂。
由于相对于先前的制冷剂(例如R134a)具有不同的性质，在使用较新的/替代的制冷剂时可能会出现各种问题。例如，诸如R1234ze(例如R1234ze(E))、R513A等具有较低GWP的较新的制冷剂由于其化学结构，相对于诸如R134a的先前的制冷剂更易溶于润滑剂。因此，提供回压缩机的润滑剂包含较高浓度的制冷剂。较高浓度的制冷剂降低了润滑剂的粘度，这降低了润滑剂提供的润滑量(“润滑性”)。特别地，当压缩机在特定操作条件下操作时，由于润滑剂中的制冷剂浓度过高，提供给压缩机的轴承的润滑剂可能不能提供足够的润滑性。可以操作压缩机以避免润滑剂的润滑性成为问题的操作条件。然而，这可能导致无法使用压缩机操作图的某些区域，这些区域对于压缩机的期望操作可能是有效的(例如，压缩机排放的工作流体的期望流量、排放的工作流体的期望压力等)。
润滑剂(例如，油和/或油/制冷剂混合物)特性包括，例如，润滑剂质量(例如，溶解在润滑剂中的制冷剂的质量分数)、润滑剂粘度以及润滑剂卡伯值。使用更高效的(一个或多个)压缩机时，对润滑剂特性的关注可能会更大。随着压缩机变得更高效，在具有低压缩机负载的低环境温度下，排放过热度可以相对较低。较低的排放过热度会导致润滑剂特性(如润滑剂质量)不足。润滑剂特性(如润滑剂质量)可以是排放过热度的函数。在本文描述的实施例可以确定较低效率的冷却器操作，这使得压缩机在相同负载下工作更难(效率较低)、增加排放过热度、并实现目标润滑剂特性。
在一实施例中，提供了一种控制HVAC***中的冷凝器风扇的方法。该方法包括通过控制器获得HVAC***的可测量参数的测量。该方法还包括由控制器基于上述测量和预定阈值(例如，排放过热度的阈值)来确定冷凝器和蒸发器之间的压差。该方法还包括由所述控制器输出适于实现所确定的压差的风扇速度。该方法还包括基于风扇速度的输出来控制一个或多个冷凝器风扇，以获得适于控制一个或多个冷凝器风扇的风扇容量，从而通过压缩机和一个或多个冷凝器风扇消耗的功率来管理HVAC***的功率。可测量参数表示润滑剂的特性。
在一实施例中，提供了HVAC***。该***包括压缩机、流体连接到压缩机的蒸发器、流体连接到压缩机的冷凝器以及控制器。冷凝器包括一个或多个冷凝器风扇。该控制器可操作地连接到用于测量HVAC***的可测量参数的装置，该控制器被配置为获得可测量参数的测量，并且该控制器可操作地连接到包括一个或多个冷凝器风扇的冷凝器。该控制器还被配置为基于上述测量和预定阈值来确定所述冷凝器和所述蒸发器之间的压差。所述控制器还被配置为确定适于实现所确定的压差的风扇速度。此外，控制器被配置为基于风扇速度的输出来操作一个或多个冷凝器风扇，以获得适于控制一个或多个冷凝器风扇的风扇容量，从而通过压缩机和一个或多个冷凝器风扇消耗的功率来管理HVAC***的功率。可测量参数表示润滑剂的特性。
通过考虑以下详细描述和附图，其他特征和方面将变得显而易见。
本公开内容一般涉及用于HVAC***的风扇控制。更具体地，本公开涉及用于控制(一个或多个)风扇以针对(一个或多个)HVAC***的目标润滑剂特性在(一个或多个)压缩机和风扇之间的实现平衡的方法和***。“目标”润滑剂特性是指例如提供给压缩机的润滑剂的润滑性，其中压缩机可以在具有这种润滑性的润滑剂的情况下在完整操作图下操作。应当理解，“目标”润滑剂特性可以指超过操作的最小要求的润滑剂特性中的一个或多个。还应当理解，“目标”润滑剂特性可指最佳润滑剂特性。还应当理解，冷却器的“目标”效率可指冷却器的最佳效率。冷却器的“目标”效率可以通过例如通过使用压缩机负载和环境温度确定用以最小化冷却器容量下的总功率消耗的风扇速度来实现。
对于具有(一个或多个)变速风扇和/或带有多个风扇级或分立阶段的风扇、以及具有(一个或多个)变速或可变负载压缩机和/或多个可分级开/关的定速压缩机的冷却器，可以通过HVAC***中的风扇控制获得基于冷却器操作条件的风扇速度，以在各种空载条件下(即非满载条件或部分负载条件)在冷却器中实现目标功率消耗(例如，功率优化)。美国专利9,810,469描述了一种风扇速度控制***，该风扇速度控制***基于压缩机负载和环境空气温度的各种操作条件来确定风扇速度，以最小化冷却器容量下的总功率消耗，该美国专利通过引用将其全部并入本文。
在一实施例中，润滑剂特性可以是排放过热度的函数。使用更高效的(一个或多个)压缩机时，对润滑剂特性的关注可能会更大。随着压缩机变得更高效，在具有低或部分压缩机负载的低环境温度下，排放过热度可以相对较低。较高的压缩机效率可导致较低的排放过热度。排放过热度低会导致润滑剂特性不足。在本文描述的实施例可以确定较低效率的冷却器操作，这使得压缩机在相同负载下工作更难(效率较低)、增加排放过热度、并实现目标润滑剂特性。高润滑剂特性(如目标或优于目标润滑剂特性)可确保压缩机的长寿命周期。应当理解，使用哪种类型的制冷剂和/或使用哪种类型的润滑剂的化学性质可以确定当排放过热度改变时润滑剂特性的灵敏度。
图7示出了HVAC***中控制(一个或多个)风扇的冷却器的示意图。图7示出了具有压缩机3001、蒸发器3003、带有空气盘管3005和风扇3008的冷凝器3004、以及控制单元3002和面板3007的冷却器(例如风冷冷却器)的一个实施例。应当理解，压缩机3001可以是变速压缩机或可变负载压缩机和/或可分级开/关的多个定速压缩机之一，并且风扇3008可以是(一个或多个)变速风扇和/或(一个或多个)带有多个风扇级或分立阶段的风扇。所示实施例中的冷凝器3004及其空气盘管3005是空气冷却冷凝器的一个示例，然而应当理解，所示的特定冷凝器3004/盘管3005组合仅仅是示例性的。冷却器可以被认为是HVAC***内的单个单元，并且例如由框架3006支撑。应当理解，图7中所示的特定配置仅仅是示例性的，因为可以采用其他冷却器设计、布局和特定配置。例如，图7的冷却器可以是带有“W”形盘管的冷却器；然而，应当理解，可以使用其他盘管类型，诸如例如多个“V”形盘管或采用多个压缩机、蒸发器、冷凝器的多于一个回路。通常，控制风扇的方法和***可用于任何类型的带有(一个或多个)变速风扇和/或(一个或多个)具有多个风扇级或分立阶段的风扇、以及(一个或多个)变速(或可变负载)压缩机和/或多个可分级开/关的多个定速压缩机的冷却器中。
图8示出了风扇控制器3200，其可以包括用于检测、获得或以其他方式确定控制器所需的输入以确定控制(一个或多个)风扇的适当输出的装置。在一实施例中，装置3205用于测量HVAC***的可测量参数(例如，温度、压力)。装置3205将该测量传送到控制器3210。控制器3210使用该测量来获得过热度(例如，排放过热度)。控制器3210可以基于获得的过热度和目标润滑剂特性(例如，润滑剂的预定润滑性，其中压缩机可以使用这种润滑剂在完整操作图下操作、或者预定排放过热度，因为润滑剂特性可以是排放过热度的函数)来控制(一个或多个)风扇3215。装置3205可以根据需要和/或期望，例如自动地、在操作改变或改变冷却器的条件期间/之后、和/或手动地周期性地更新所进行的测量。应当理解，除非另有说明，否则控制器3210可以使用最近可用的测量数据。
控制器3210可以实现到例如图7中的控制单元3002和面板3007中。应当理解，控制单元3002，例如在图7的冷却器中所示，通常可以包括处理器(未示出)、存储器(未示出)，以及可选地时钟(未示出)和输入/输出(I/O)接口(未示出)，并且控制单元3002可以被配置为从HVAC***内的各个组件接收数据作为输入，例如图7和图8中所示的组件，并且还可以将命令信号作为输出发送到HVAC***内的各个组件。
在一个实施例中，过热度可以定义为制冷剂蒸汽的实际温度与制冷剂在相同测量位置处的饱和温度(沸点)之间的差。在一个实施例中，制冷剂的饱和温度(沸点)可以通过使用例如压力传感器、仪表测量制冷剂的压力(例如，排放压力或吸入压力)，然后将测量的压力转换成温度(饱和温度)来获得。在一实施例中，装置3205可以包括用以测量压力的压力传感器、仪表等。装置3205还可以包括用以测量制冷剂蒸汽的实际温度的温度传感器。在一个实施例中，排放过热度是在压缩机排放侧(例如，在润滑剂分离器中，或在轴承腔中)获得的过热度，其是测得的制冷剂蒸汽实际温度减去在压缩机排放侧的相同测量位置获得的制冷剂饱和温度(沸点)。
在一实施例中，润滑剂特性可以是排放过热度的函数。感知到的低润滑剂特性(例如低于足够的润滑剂质量)对应于低排放过热度值。当控制器3210确定所获得的排放过热度下降到预定值以下(其对应于所感知的低润滑剂特性)时，控制器3210可以确定冷凝器和蒸发器之间(或压缩机吸入侧和压缩机排放侧之间)的第一压差(ΔPdiff)，以实现目标润滑剂特性。
在一个实施例中，控制器3210可以基于测量的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载确定冷凝器和蒸发器之间(或者压缩机吸入侧和压缩机排放侧之间)的第二压差(ΔPdiff)，以通过例如平衡(一个或多个)压缩机和(一个或多个)风扇的功率需求来实现冷却器的目标(例如最佳)效率。
应当理解，第一压差是为了实现目标润滑剂特性，而第二压差是为了实现冷却器的目标效率。第一压差和第二压差都用于确定用以实现目标润滑剂特性或目标效率的相应的风扇速度(和/或压缩机速度)。还应当理解，在低负载或部分负载下(其中效率不是同样重要的)，压缩机可能不会产生足够的过热度来保持目标润滑剂特性。在一实施例中，当排放过热度下降到预定值以下(其对应于所感知的低润滑剂特性)时，控制器3210可以确定第一压差以使压缩机比压缩机在第二压差下工作时更努力地工作(对应于较慢的风扇速度)，从而过热度(和润滑剂特性)增加(放弃效率)。当排放过热度等于或高于预定值(指示目标润滑剂特性)时，控制器3210可以确定第二压差以使压缩机比压缩机在第一压差下工作时更有效地工作(对应于更快的风扇速度)，从而实现目标效率(在这种情况下，过热度(和润滑剂特性，如润滑剂质量)会降低)。
环境空气温度可以通过例如温度传感器(未示出)来测量。温度传感器可以将环境温度测量传送到控制器3210。压缩机上的当前负载可以基于压缩机的运行速度来确定，在一些示例中，压缩机的运行速度可以表示为特定压缩机框架尺寸的额定速度的百分比，例如相对于压缩机全速配置限制。装置(未示出)可以测量压缩机的额定速度的百分比并将其传送给控制器3210。应当理解，根据压缩机的卸载方法，可以考虑(一个或多个)机械卸载器位置传感器来获得压缩机负载，例如压缩机速度。在其他实施例中，压缩机负载(例如压缩机速度)也可以间接地估计，例如通过控制器通过使用例如(一个或多个)温度传感器获得的蒸发器水温的变化。
在操作中，控制器3210可以基于测量的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载来确定冷凝器和蒸发器之间的第二压差，以实现冷却器的目标效率。如果控制器3210确定获得的排放过热度下降到预定值以下，则控制器3210可以确定冷凝器和蒸发器之间的第一压差以实现目标润滑剂特性。应当理解，第一压差可以设定为大于第二压差的值。压差越大，冷却器的效率越低——压缩机在相同负载下工作得更努力(效率更低)，因此排放过热度增加，并且可以实现目标润滑剂特性。当压差较大时，通常压缩机速度较高(对于变速压缩机)，相同负载下风扇转速度较低。在另一个实施例中，当使用可变负载压缩机时，对于较大的压差，可以使用卸载器来改变(例如，增加)压缩机的负载；并且可以降低风扇的速度。
如果控制器3210确定获得的排放过热度不小于预定值，则控制器3210可以确定和/或设定第一压差与第二压差相同。在这种情况下，可以实现目标润滑剂特性和冷却器的目标效率。
应当理解，控制器3210可以使用润滑剂粘度和/或润滑剂卡伯值代替(或除了)排放过热度来确定第一压差。
在一个实施例中，排放过热度(和/或润滑剂粘度和/或润滑剂卡伯值)可以是排放过热度(和/或润滑剂粘度和/或润滑剂卡伯值)在预定时间段内的积分，以跟踪排放过热度(和/或润滑剂粘度和/或润滑剂卡伯值)随时间低于预定值的程度。如果积分超过特定值，则控制器3210可将第一压差设定为大于第二压差的值，以实现目标润滑剂特性。如果积分减小到或低于特定值，则控制器3210可以将第一压差设定为与第二压差相同，从而同样实现冷却器的效率。
应当理解，可以将目标压差(例如，第一压差或第二压差)添加到来自压缩机的吸入压力以获得压缩机的目标排放压力。当风扇可以改变速度以达到压缩机的目标排放压力时，单位容量(例如冷却器的)也可以改变为新的压缩机速度。然后，新的压缩机速度可以反过来改变压缩机两端的输出目标压差。冷冻水温度控制然后将冷却器驱动到合适的冷却器容量。
在一个实施例中，风扇控制可以通过使用排放过热度确定用以实现目标润滑剂特性的风扇速度，从而获得输出目标压差(第一压差)。风扇控制还可以通过使用压缩机负载和环境温度来确定用以最小化该单位容量下的总功率消耗的风扇速度，从而获得输出目标压差(第二压差)。
输出目标差压(第一或第二压差)又可用于确定适当的风扇容量，例如基于所得到的风扇速度，该风扇速度可以(1)满足目标润滑剂特性(当使用第一压差时)，或(2)最小化该单位容量下的总功率消耗，例如压缩机和风扇消耗的相对功率(当使用第二压差时)。
应当理解，以rpm为单位的压缩机速度可以由控制器(例如3210)响应于例如水冷却器的冷却水温度控制回路而被命令。在本文所述的方法和***中，压差可以是控制器输出参数，并且排放过热度(对于第一压差)可以是用于获得输出参数的输入参数。在本文描述的方法和***中，压差可以是控制器输出参数，并且压缩机负载和/或环境温度(对于第二压差)可以是用于获得输出参数的输入参数。
应当理解，目标压差的使用只是从输入参数获得的控制参数的一个示例，并且不意味着限制。应当理解，(一个或多个)输入参数可以用来直接输出风扇速度，而不是使用它们来首先获得目标压差。
在一些实施例中，控制器3210可以采用高压避免控制来控制多级风扇容量，诸如例如，当冷凝温度接近冷凝器压力极限时，在使用(一个或多个)变速风扇和/或(一个或多个)具有多个风扇级或分立阶段的风扇的***中，可以在离散的定速风扇级中增加风扇容量。
图9是风扇控制方法3300的一个实施例的流程图。控制HVAC***中的冷凝器风扇的方法3300包括获得可测量参数的测量3305。可测量的参数可以是排放过热度、HVAC***中使用的润滑剂的粘度或润滑剂的卡伯值中的一个或多个。利用控制器，可以确定冷凝器和蒸发器之间的目标压差3310，其可以基于例如可测量参数(诸如排放过热度)和预定阈值。如果测量小于预定阈值，则控制器可以将压差(第一压差)设定为大于冷凝器和蒸发器之间的第二压差的值，以实现目标润滑剂特性。在一个实施例中，第二压差可以基于测得的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载。如果测量值不小于预定阈值，则控制器可将压差(第一压差)设定为等于冷凝器和蒸发器之间的第二压差。
利用该控制器，可以输出适合于实现风扇容量的冷凝器风扇速度3315，并且该冷凝器风扇速度适合于实现所确定的目标压差。可以基于冷凝器风扇速度的输出来控制一个或多个变速风扇3320，以实现风扇容量。应当理解，风扇可以是具有多个风扇级或分立阶段的风扇、或者(一个或多个)变速风扇和(一个或多个)具有多个风扇级或分立阶段的风扇的组合。在一实施例中，当使用具有多个风扇级或分立阶段的定速风扇时，例如为了降低气流量，可以关闭一些风扇；为了增加气流量，可以打开更多的风扇。
使用具有这样的控制方法的***，可以基于可测量的参数(诸如排放过热度)改变压差目标以确定风扇速度，其可以实现目标润滑剂特性。在部分负载和满负载操作条件下，控制器可以确定风扇速度以获得回路中的效率，从而允许在冷凝器风扇功率(其可以增加以保持相对低的***压差)和压缩机功率(其可以在***压差增加时增加)之间进行权衡。在一实施例中，目的是实现压缩机速度(或负载)和风扇速度(或分级)之间的平衡，从而提供给定容量的目标效率(例如，对于整体冷却器性能或压缩机性能)。在这样的实施例中，压缩机产生的排放过热度可能不足以实现目标润滑剂特性。因此，对压缩机速度(或负载)和风扇速度(或分级)的控制从目标效率转移到目标润滑剂特性，以增加排放过热度(例如，通过使压缩机在相同负载下更努力地工作或更低效率和/或通过降低风扇速度)。
应当理解，基于例如压缩机负载和环境温度的压差(例如，第二压差)可用于实现冷却器的目标效率。基于例如期望的排放过热度(或润滑剂粘度、或润滑剂卡伯值)的压差(例如，第一差压)可用于实现目标润滑剂特性。从目标效率转移到目标润滑剂特性可以增加排放过热度(并因此增加润滑剂特性)，但(与目标效率相比)冷却器的效率可能较低。
还应当理解，在用于风扇控制以实现目标效率的操作图中，风扇控制(例如，风扇速度控制)可以是压缩机速度/负载和环境温度的函数。应当理解，实现目标冷却器效率的风扇控制在最小压缩机速度(例如，1400转/分)附近比在其他压缩机速度下工作得更好。还应理解，为了实现目标润滑剂特性，在操作图的相应区域中，可以通过利用风扇控制来提高排放过热度以实现更高的压差。更高的压差导致压缩机在相同的操作点(例如，在操作图中)做更多的工作，提供更高的排放过热度值，从而提供更高的润滑剂特性。
测试和/或模拟表明，在一个实施例中，对于风冷冷却器中的螺杆压缩机，从基线配置来看，当冷却器的功率消耗增加约33.5％(例如，风扇速度降低32％，压缩机速度增加约4％)时，排放过热度增加约1度(华氏度)。测试和/或模拟还表明，在一个实施例中，对于风冷冷却器中的螺杆压缩机，从基线配置来看，当冷却器的功率消耗增加约68％(例如，风扇速度降低43％，压缩机速度增加约8％)时，排放过热度增加约4度(华氏度)。在一实施例中，基线配置基于以目标效率操作的冷却器(例如，通过在冷却器的特定操作负载和/或容量下最小化总(例如，压缩机和风扇)功率消耗来确定风扇速度来实现最佳效率)。
图10示出了根据一个实施例的***压差和环境温度之间的关系。在图10中，垂直坐标为***压差(单位psid)，水平坐标为环境温度。实线表示实现最大单位效率的风扇控制曲线(但是由于例如低排放过热度，润滑剂特性(如润滑剂质量)低)。虚线表示(与最大单位效率相比)实现较低(和/或进一步较低)的单位效率、但由于例如增加的排放过热度，润滑剂特性得到改善(和/或进一步改善)的风扇控制曲线。
应当理解，只要风扇控制从目标润滑剂特性控制改变为目标效率控制，虚线就过渡/合并到实线中。应当理解，润滑剂特性可以是排放过热度的函数。对于任何给定的饱和排放温度，润滑剂特性随着排放过热度的改善/增加而改善。
关于前面的描述，应当理解，可以在不脱离本发明的范围的情况下进行详细的改变。旨在将说明书和所示实施例仅视为示例性的，本发明的真实范围和精神由权利要求的广义含义指示。
方面：
方面1-7中的任一方面可以与方面8-14中的任一方面组合。应当理解，方面1-14中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种控制加热、通风和空调(HVAC)***中的冷凝器风扇的方法，包括：通过控制器获得HVAC***的可测量参数的测量；通过控制器基于所述测量和预定阈值确定所述冷凝器和所述蒸发器之间的压差；通过所述控制器输出适于实现确定的压差的风扇速度；以及基于风扇速度的输出来控制一个或多个冷凝器风扇，以获得适于控制一个或多个冷凝器风扇的风扇容量，从而通过压缩机和一个或多个冷凝器风扇消耗的功率来管理HVAC***的功率，其中可测量参数表示润滑剂的特性。
方面2、根据方面1所述的方法，其中，所述可测量参数是所述压缩机的排放过热度、HVAC***中使用的润滑剂的粘度或润滑剂的卡伯值之一。
方面3、根据方面1或方面2所述的方法，其中，所述压缩机是变速压缩机或可变负载压缩机。
方面4、根据方面1-3中任一方面所述的方法，其中，所述一个或多个冷凝器风扇是变速风扇或具有风扇级的风扇。
方面5、根据方面1-4中任一方面所述的方法，其中，所述测量是可测量参数在预定时间段内的测量值的积分。
方面6、根据方面1-5中任一方面所述的方法，还包括：基于测得的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载确定冷凝器和蒸发器之间的第二压差，其中如果所述测量小于预定阈值，则将压差设定为大于第二压差。
方面7、根据方面1-6中任一方面所述的方法，还包括：基于测得的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载确定冷凝器和蒸发器之间的第二压差，其中如果所述测量不小于预定阈值，则将压差设定为第二压差。
方面8、一种加热、通风和空调(HVAC)***，包括：压缩机；流体连接到压缩机的蒸发器；流体连接到压缩机的冷凝器；冷凝器包括一个或多个冷凝器风扇；控制器可操作地连接到用于测量HVAC***的可测量参数的装置，所述控制器被配置为获得可测量参数的测量，并且所述控制器可操作地连接到包括一个或多个冷凝器风扇的冷凝器；控制器被配置为基于上述测量和预定阈值来确定所述冷凝器和所述蒸发器之间的压差、控制器被配置为确定适于实现所确定的压差的风扇速度、以及控制器被配置为基于风扇速度的输出来操作一个或多个冷凝器风扇，以获得适于控制一个或多个冷凝器风扇的风扇容量，从而通过压缩机和一个或多个冷凝器风扇消耗的功率来管理HVAC***的功率。其中可测量参数表示润滑剂的特性。
方面9、根据方面8所述的***，其中，所述可测量参数是所述压缩机的排放过热度、HVAC***中使用的润滑剂的粘度或润滑剂的卡伯值之一。
方面10、根据方面8或方面9所述的***，其中，所述压缩机是变速压缩机或可变负载压缩机。
方面11、根据方面8-10中任一方面所述的***，其中，所述一个或多个冷凝器风扇是变速风扇或具有风扇级的风扇。
方面12、根据方面8-11中任一方面所述的***，其中，所述测量是可测量参数在预定时间段内的测量值的积分。
方面13、根据方面8-12中任一方面所述的***，其中如果测量小于预定阈值，则将压差设定为大于冷凝器和蒸发器之间的第二压差，第二压差基于测得的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载。
方面14、根据方面8-13中任一方面所述的***，其中如果测量不小于预定阈值，则将压差设定为冷凝器和蒸发器之间的第二压差，第二压差基于测得的环境空气温度和获得的压缩机上的当前负载。
提供了用于控制加热、通风和空调(HVAC)***中的冷凝器风扇的方法和***。所述方法包括通过控制器获得HVAC***的可测量参数的测量。所述方法还包括通过控制器基于所述测量和预定阈值确定冷凝器和蒸发器之间的压差；所述方法还包括由所述控制器输出适于实现所确定的压差的风扇速度。所述方法还包括基于风扇速度的输出来控制一个或多个冷凝器风扇，以获得适于控制一个或多个冷凝器风扇的风扇容量，从而通过压缩机和一个或多个冷凝器风扇消耗的功率来管理HVAC***的功率。
压缩机吸入热量增加的传热回路及其操作方法(图11-图16)
HVACR***可以包括被配置成加热或冷却过程流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)的传热回路。工作流体通过传热回路循环。传热回路包括用于压缩工作流体的压缩机。工作流体和过程流体分别流过热交换器以冷却或加热过程流体。热交换器可以是冷凝器或蒸发器。
工作流体通过由于工作流体和过程流体之间的热交换而发生的第一加热来加热。通过传热回路的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流从发生第一加热的位置延伸到压缩机的吸入入口。吸入流包括热源。热源被配置为加热流过吸入流的工作流体。热源在第一加热之后提供工作流体的第二加热。
在一实施例中，工作流体包括一种或多种制冷剂。
在一实施例中，热源设置在蒸发器之后以及压缩机之前。当工作流体从蒸发器流向压缩机时，热源加热吸入流内的工作流体。
在一实施例中，热源位于蒸发器中。热源位于第一加热的位置和蒸发器的出口之间。热源在工作流体已经被过程流体加热之后并且在其离开蒸发器之前加热工作流体。
在一实施例中，高温压缩工作流体由压缩机排放并由热源利用，从而为第二加热提供热量。热源被配置为使得至少一部分压缩工作流体流过热源。吸入流中的工作流体在流经热源时被加热，并从同样流经热源的压缩工作流体吸收热量。热源被配置为利用压缩工作流体来加热吸入流的工作流体。
在一实施例中，一种操作传热回路的方法包括在蒸发器中用过程流体加热工作流体。该方法还包括在工作流体已经被过程流体加热之后用热源加热工作流体。
加热、通风、空调和制冷***(“HVACR”)通常被配置为加热和/或冷却封闭空间(例如，商业建筑或住宅建筑的内部空间、冷藏运输单元的内部空间等)。HVACR***包括加热或冷却过程流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)的传热回路。工作流体流过传热回路并用于加热或冷却过程流体。在一实施例中，工作流体包括一种或多种制冷剂。工作流体可以直接或间接地加热和/或冷却过程流体。例如，间接加热和/或冷却可包括工作流体加热和/或冷却中间流体(例如，空气、水和/或乙二醇等)，然后加热/冷却的中间流体加热和/或冷却过程流体。
由于对环境影响(如臭氧消耗、全球变暖影响)的关注增加，最近出现了限制HVACR***中使用的制冷剂类型的运动(例如，蒙特利尔议定书的基加利修正案、巴黎协定、美国的重要新替代政策(“SNAP”))。特别是，该运动已经用对环境影响较小的制冷剂来代替消耗臭氧的制冷剂(例如，氯氟烃(CFC)、氢氯氟烃(HCFC)等)和高全球变暖潜能值的制冷剂。
替代制冷剂不消耗臭氧、易燃或不易燃、能效高、与传热回路及其设备的材料相容、毒性低且在传热回路设备的整个生命周期内化学稳定。例如，具有相对较高的GWP的先前的制冷剂(诸如R134a等)正在被制冷剂诸如但不限于R1234ze(例如R1234ze(E))、R513A等所取代。
传热回路包括压缩工作流体的压缩机。向压缩机供应润滑剂，为其运动部件提供润滑。润滑剂可以包括一种或多种类型的润滑剂。例如，润滑剂可以是但不限于一种或多种聚酯(POE)油、矿物油等。润滑剂与工作流体一起从压缩机排放。因此，从压缩机排放的工作流体中含有润滑剂。在某些传热回路中，润滑剂也从工作流体中分离出来，并且分离出来的润滑剂循环回压缩机。在其他传热回路中，润滑剂与工作流体一起循环，然后作为工作流体的一部分通过压缩机的吸入入口供应。工作流体还可以包括除(一种或多种)润滑剂和制冷剂之外的一种或多种附加组分。例如，附加组分可以是但不限于杂质、制冷***添加剂、示踪剂、紫外线(“UV”)染料和/或增溶剂。
由于相对于先前的制冷剂(例如R134a)具有不同的性质，在使用较新的/替代的制冷剂时可能会出现各种问题。例如，诸如R1234ze(例如R1234ze(E))、R513A等具有较低GWP的较新的制冷剂由于其化学结构，相对于诸如R134a的先前的制冷剂可能更易溶于润滑剂。因此，提供回压缩机的润滑剂包含较高浓度的制冷剂。较高浓度的制冷剂降低了润滑剂的粘度，这降低了润滑剂提供的润滑量(“润滑性”)。特别地，当压缩机在特定操作条件下操作时，由于润滑剂中的制冷剂浓度过高，提供给压缩机的轴承的润滑剂可能不能提供足够的润滑性。可以操作压缩机以避免润滑剂的润滑性成为问题的操作条件。然而，这可能导致无法使用压缩机操作图的重要区域，重要区域对于压缩机的期望操作是最有效的(例如，压缩机排放的工作流体的期望流量、排放的工作流体的期望压力等)。因此，较新的/替代制冷剂的结合和使用可能导致压缩机以较低效率的方式操作以避免润滑问题。本文描述的实施例涉及传热回路和操作传热回路的方法，它们有助于减少和/或避免这种润滑问题，而不必避免由于例如使用较新的/替代的制冷剂而导致的压缩机的特定操作条件。
图11是根据实施例的传热回路4001的示意图。在一实施例中，传热回路4001可用于HVACR***。传热回路4001包括压缩机4010、冷凝器4020、膨胀装置4030、蒸发器4040以及热源4050。可选地，传热回路4001还可包括如图11所示的润滑剂分离器4060。在一实施例中，传热回路4001可以被修改为包括附加组件，诸如例如，节能热交换器、一个或多个流量控制装置、接收罐、干燥器、吸入液体热交换器等。
传热回路4001的组件流体连接。传热回路4001可以被配置为作为可以在冷却模式下操作的冷却***(例如，HVACR***的流体冷却器、空调***等)，或者传热回路4001可以被配置为作为可以在冷却模式或加热模式下运行的热泵***操作。
工作流体流过传热回路4001。通过传热回路4001的工作流体的流动路径从压缩机4010延伸通过润滑剂分离器4060、冷凝器4020、膨胀装置4030、蒸发器4040、热源4050，并返回到压缩机4010。工作流体包括具有较低环境影响的一种或多种制冷剂，并且可以包括如上所述的一种或多种附加组分。图中提供的虚线表示流体流过热交换器(例如，冷凝器4020、蒸发器4040)，并且应当理解为不指定流体流过热交换器的具体流动路径。图中提供的点划线以说明不同特征之间的电子通信。例如，在控制器4070从温度传感器4080接收温度读数时，点划线在温度传感器4080和控制器4070之间延伸。例如，在一实施例中，在控制器4070可以提供能量和/或电子控制热源4050时，点划线从控制器4070延伸到热源4050。
处于低压气态状态的工作流体被吸入到压缩机4010的吸入入口4012中。在一实施例中，压缩机4010是螺杆压缩机或涡旋压缩机。螺杆压缩机利用一个或多个旋转螺杆来压缩气体。当螺杆旋转时，沿着(一个或多个)螺杆的叶片形成捕获空间。当(一个或多个)螺杆旋转时，捕获空间沿着螺杆的长度移动并变得更小。随着捕获空间变得更小，捕获空间中的气体被压缩。捕获空间最终沿着一个开口旋转，并作为压缩气体释放。涡旋压缩机包括至少一对涡旋件。每个涡旋件包括基板和缠绕件，该对涡旋件的缠绕件相互啮合。移动涡旋件的一个或两个，使得涡旋件相对于彼此绕动/旋转。当涡旋件相对于彼此绕动/旋转时，在相互啮合的缠绕件和基板之间的捕获空间沿着相互啮合的缠绕件沿顺时针或逆时针方向移动并变得更小。随着捕获空间变得更小，捕获空间中的气体被压缩。捕获空间最终到达沿基板的直径或中心位置定位的出口并作为压缩气体释放。
在一实施例中，用于压缩机4010的轴承4016的润滑剂可经由压缩机4010的吸入入口4012与工作流体一起提供。在这样的实施例中，压缩机4010也可以是与螺杆或涡旋压缩机不同类型的压缩机。
工作流体在从吸入入口4012流到压缩机4010的出口4014时被压缩。压缩机4010中的工作流体的压缩也增加了工作流体的温度。因此，从压缩机的出口4014排放的压缩工作流体具有较高的温度。压缩机4010利用润滑剂来润滑其运动部件(例如，转子、轴承4016)。润滑剂与流过压缩机4010的工作流体混合，使得从压缩机4010排放的压缩工作流体包含润滑剂。
在一实施例中，高压和高温工作流体从压缩机4010的出口4014流到润滑剂分离器4060。从压缩机4010排放的工作流体包括气态部分和液体部分。工作流体的气态部分包含气态制冷剂。工作流体的气态部分还可以包含夹带的润滑剂。液体部分包含润滑剂和溶解在润滑剂中的制冷剂。如上所述，工作流体的气态部分和液体部分还可以分别包括一个或多个附加组分。润滑剂分离器4060被配置为将气态工作流体与液体润滑剂物理分离。主润滑剂流动路径4062将润滑剂分离器4060流体连接到压缩机4010。液体润滑剂在润滑剂分离器4060中分离。分离的液体润滑剂然后通过主润滑剂流动路径4062从润滑剂分离器4060流回到压缩机4010。在一实施例中，分离的润滑剂被提供给压缩机4010的轴承4016。
较高压力和较高温度的气态工作流体从润滑剂分离器4060流到并通过冷凝器4020。第一过程流体PF1也单独流过冷凝器4020。冷凝器4020是允许工作流体和第一过程流体PF1在冷凝器4020内处于热传递关系而没有物理混合的热交换器。当工作流体和第一过程流体PF1流过冷凝器4020时，工作流体被第一过程流体PF1冷却。过程流体PF1被工作流体加热并以较高的温度离开冷凝器4020。在一实施例中，第一过程流体PF1可以是空气、水和/或乙二醇等，适用于从工作流体和传热回路4001吸收和传递热量。例如，第一处理流体PF1可以是从外部大气循环的环境空气、将被加热为热水的水、或用于从传热回路4001传递热量的流体。工作流体在冷凝器4020中冷却时变为液体或大部分为液体。
液体/气体工作流体从冷凝器4020流向膨胀装置4030。膨胀装置4030允许工作流体膨胀。膨胀使工作流体的温度显著降低。在一实施例中，膨胀装置4030可以是膨胀阀、膨胀板、膨胀容器、孔口等、或其他这种类型的膨胀机构。应当理解，膨胀装置4030可以是本领域中用于使工作流体膨胀从而使工作流体温度降低的任何类型的膨胀器。
较低温度的气态/液体工作流体然后从膨胀装置4030流到并通过蒸发器4040。第二过程流体PF2也与工作流体分开地流过蒸发器4040。蒸发器4040是允许工作流体和第二过程流体PF2在蒸发器4040内处于热传递关系而没有物理混合的热交换器。当工作流体和第二过程流体PF2流过蒸发器4040时，工作流体从第二过程流体PF2吸收热量并冷却第二过程流体PF2。在一实施例中，蒸发器4040可以是如下文关于图15所述的溢流式蒸发器。在一实施例中，离开蒸发器4040的工作流体可以处于或大约处于其饱和温度。
在一实施例中，第二过程流体PF2由HVACR***进行空气冷却，并通过通风进入封闭空间进行调节。在一实施例中，第二过程流体PF2可以是中间流体(例如，水、热传递流体等)，并且冷却的第二过程流体PF2然后可被HVACR***用来冷却空气。工作流体在离开蒸发器4040时大部分是气态的。
在一些实施例中，在离开润滑剂分离器4060的气态工作流体中夹带的润滑剂随后由于工作流体流向和/或流经蒸发器4040时的温度和/或压力变化而被分离。该分离的润滑剂可流到蒸发器4040的底部。在一实施例中，可选的辅助润滑剂流动路径4064可将蒸发器4040流体连接到压缩机4010，并允许蒸发器4040中的液体润滑剂流回到压缩机4010。
大部分为气态的工作流体从蒸发器4040流向并通过热源4050。热源4050进一步加热工作流体。热源4050加热工作流体以增加工作流体的过热度。过热度是相对于工作流体在设定压力下蒸发的温度的温度变化的量度(例如，T(PX)过热度＝T(PX)实际-T(PX)饱和度)。例如，增加工作流体的过热度就是将工作流体的温度增加到高于工作流体的(一种或多种)制冷剂从液态变为气态时的饱和温度。
在一实施例中，图11中的热源4050是从供电产生热量的电热源。吸入管道4018从蒸发器4040的出口延伸到压缩机4010的吸入入口4012。在一实施例中，吸入管道4018可包括一段或多段或一个或多个部分(即，不是单个连续长度的管道)。在一实施例中，热源4050接触吸入管道4018的外表面。在这样的实施例中，热源4050可以缠绕在吸入管道4018周围。在一实施例中，热源4050可以位于吸入管道4018内。热源4050设置在吸入管道4018的外部可能是有利的，因为热源4050不位于工作流体的流动路径中并且可以避免引起压降。
通过热回路4001的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流设置在工作流体被第二过程流体PF2加热的位置之后以及压缩机4010之前。在一实施例中，吸入流从工作流体被第二过程流体PF2加热的位置之后延伸至压缩机4010的吸入入口4012。在一实施例中，吸入流从蒸发器4040延伸到压缩机4010的吸入入口4012。在图11中，吸入流包括热源4050和吸入管道4018。在一实施例中，传热回路4001可包括设置在蒸发器4040和压缩机4010之间的附加组件(一个或多个管道、(一个或多个)流量控制装置、接收罐、干燥器等)。在这样的实施例中，吸入流还可以包括这样的附加组分。热源4050被配置为向流过吸入流的工作流体提供热量并增加其温度(即，增加吸入温度T1)。
由热源4050增加进入压缩机4010的工作流体的温度(“吸入温度T1”)。当工作流体流过吸入流时，热源4050增加工作流体的温度。吸入温度T1的增加导致压缩机4010本身的温度T2和离开压缩机4010的工作流体的温度T3(“排放温度T3”)的增加。
如上所述，从压缩机4010排放的工作流体包括液体润滑剂。润滑剂循环回到压缩机4060。在图11中，润滑剂在润滑剂分离器4060中分离，并且单独地循环回到压缩机4010(例如，通过主润滑剂流动路径4062)。然而，在一实施例中，传热回路4001可以不包括润滑剂分离器4060。在一实施例中，润滑剂可以被配置为作为工作流体的一部分循环回到压缩机4010而不用润滑剂分离器4060分离。在这样的实施例中，润滑剂可以作为工作流体的一部分通过压缩机4010的吸入入口4012进入。
如上所述，润滑剂可包含降低润滑剂润滑性的溶解的制冷剂，这对压缩机4010和传热回路4001的效率具有负面影响。另外，在图11中的润滑剂分离器4060之后，分离的润滑剂处于较高的压力。如上所述，当工作流体从吸入入口4012流经压缩机4010到出口4014时，工作流体被压缩。例如，工作流体在压缩机4010的出口4014处具有其最高压力。润滑剂可以在出口4014之前的位置处提供给压缩机4010。因此，润滑剂在从较高压力到较低压力时经历压降。压降释放出至少一些溶解在润滑剂中的制冷剂。润滑剂中制冷剂的释放允许制冷剂膨胀，从而冷却润滑剂。润滑剂的这种温度降低进一步降低了润滑剂的润滑性，减少和/或抵消了由具有较低制冷剂浓度的润滑剂引起的增加的润滑性。
压缩机4010的温度T2的增加增加了流经压缩机4010的润滑剂的温度。这可以减少和/或抵消由于压降而释放的制冷剂引起的温度降低。因此，润滑剂由于压降而具有降低的制冷剂浓度，同时不再具有由于由压降引起的制冷剂的释放的降低的温度。这有利地降低和/或防止由溶解的制冷剂引起的降低的润滑性，同时还降低和/或防止也降低润滑剂的润滑性的温度降低。
在润滑剂分离器4060中分离的润滑剂中的制冷剂浓度基于温度和压力。较高的温度导致较低浓度的制冷剂溶解在润滑剂中。因此，工作流体的排放温度T3的增加导致分离的润滑剂具有较低的制冷剂浓度。由于其较低的制冷剂浓度，增加的排放温度T3使得从润滑剂分离器4060供应回压缩机4010的分离的润滑剂有利地具有增加的粘度和润滑性。
传热回路4001包括控制热源4050的热量输出的回路控制器4070。在一实施例中，回路控制器4070基于吸入温度T1、排放温度T3、和/或穿过蒸发器4040之后的第二过程流体PF2的温度(“第二过程流体离开温度T4”)中的至少一个控制热源4050的热量输出。在一实施例中，第二过程流体离开温度T4的期望温度可为10°F或约为10°F到为75°F或约为75°F。在一实施例中，第二过程流体离开温度T4的期望温度可为44°F或约为44°F。在一实施例中，回路控制器4070可以是用于控制HVACR***的操作的HVACR控制器。
在一实施例中，回路控制器4070可以控制由热源4050提供给工作流体的热量，使得吸入温度T1在期望温度范围内。在一实施例中，传热回路1可以被配置为使得进入吸入入口4012的工作流体包含用于润滑压缩机4010的润滑剂。例如，在一实施例中，吸入温度T1的期望温度范围可以基于润滑剂的化学降解温度、压缩机4010的最低效率和/或进入吸入入口4012的工作流体的液体部分中润滑剂的浓度中的一个或多个。在一实施例中，吸入入口温度T1的期望温度可为0°F或约为0°F到为70°F或约为70°F。在一实施例中，吸入入口温度T1的期望温度可为40°F或约为40°F在一实施例中，进入压缩机4010的工作流体的过热度可能至少为6°F(例如T1-T饱和≥6°F)。在一实施例中，进入压缩机4010的工作流体的过热度可为6°F或约为6°F到为15°F或约为15°F(例如，15°F≥(T1-T饱和)≥6°F)。
在一实施例中，回路控制器4070可以控制热源4050的热量输出，使得排放温度T3在期望温度范围内。例如，排放温度T3的期望温度范围可以基于润滑剂的化学降解温度、压缩机4010的最低效率和/或从压缩机4010排放的工作流体的液体部分中的润滑剂浓度中的一个或多个。在一实施例中，排放温度T3的期望温度可为60°F或约为60°F到为180°F或约为180°F。在一实施例中，排放温度T3的期望温度可为125°F或约为125°F。在一实施例中，排放温度T3可以被控制为使得提供给轴承4016的分离的润滑剂具有70％或更高的润滑剂浓度。
图11中的回路控制器4070利用传感器4080检测吸入入口温度T1、传感器4082检测排放温度T3、传感器4084检测第二过程流体离开温度T4、以及传感器4086检测压缩机4010的温度T2。在一实施例中，传热回路4001可包括一个或多个传感器(例如，传感器4080、传感器4082、传感器4084、传感器4086等)，如适合和/或期望用于控制热源4050以向工作流体提供期望量的热量，如上所述。
图12是根据实施例的传热回路4100的示意图。在一实施例中，传热回路4100可用于HVACR***。传热回路4100类似于图11中的传热回路4001，除了关于热源4150和润滑剂分离器4160与冷凝器4120之间的工作流体的流动。例如，传热回路4100包括压缩机4110、可选的润滑剂分离器4160、冷凝器4120、膨胀装置4130和蒸发器4140。冷凝器4120利用第一过程流体PF1以冷却工作流体，并且蒸发器4140利用工作流体来冷却第二过程流体PF2类似于图11中的传热回路4001。在一实施例中，蒸发器4140可以是如下文关于图15所述的溢流式蒸发器。在一实施例中，离开蒸发器4140的工作流体可以处于或大约处于其饱和温度。
类似于图11中的热源4050，热源4150被配置为增加进入压缩机4110的工作流体的吸入温度T1。如图12所示，热源4150是具有第一侧4152和第二侧4154热交换器。应当理解，“侧”指的是通过热源4150的单独的流动通路，而不是指特定的物理方位。热源4150的第一侧4152和第二侧4154中的流体交换热量但不混合。来自蒸发器4140的工作流体流向热源4150通过第一侧4152，并且从热源4150流向压缩机4110。第一通路4156和第二通路4158从第二侧4154的相对端部延伸。离开润滑剂分离器4160的压缩工作流体的一部分流入第一通路4156、通过热源4150的第二侧4154、通过第二通路4158、并流向冷凝器4120。压缩工作流体的第二部分离开润滑剂分离器4160，流过第一通路4156、第二通路4158、并流向冷凝器4120。第二通路4158的与热源4150相对的端部4159流体连接在第一通路4156的与热源4150相对的端部4157的下游。
在图12中，第一通路4156和第二通路4158连接在润滑剂分离器4160和冷凝器4120之间。然而，在一实施例中，第一通路4156和/或第二通路4158可以连接在与图12所示不同的位置处。在一实施例中，第一通路4156可以连接在压缩机4110和膨胀装置4130之间。在一实施例中，第一通路4156可以连接在压缩机4110和润滑剂分离器4160之间。在另一实施例中，第一通路4156可以连接在冷凝器4120和膨胀装置4130之间。在这样的实施例中，从压缩机4110排放的压缩工作流体的一部分将从润滑剂分离器4160流过冷凝器4120、流过热源4150、然后进入膨胀装置4130。
在一实施例中，第二通路4158可以连接在不同的位置。在一实施例中，第二通路4158可以连接在冷凝器4120和膨胀装置4130之间。在一实施例中，第二通路4158可以连接在膨胀装置4130和蒸发器4140之间，并且可以包括类似于膨胀装置4130的第二膨胀装置以向流过第二通路4158的工作流体提供膨胀。在一实施例中，压缩工作流体的该部分可从热源4150流过第二膨胀装置，并绕过膨胀装置4130流向蒸发器4140。在这样的实施例中，流经热源4150的压缩工作流体可以绕过冷凝器4120和膨胀装置4130之一或两者。
如上所述，随着工作流体在压缩机4110中被压缩，工作流体的温度升高。因此，从压缩机4110排放的工作流体具有较高的温度和压力。热源4150利用较高温度的压缩工作流体来加热从蒸发器4140流向压缩机4110的工作流体。在热源4150中使用压缩工作流体可能是有利的，因为热源4150不需要将额外的热量(例如，由电产生的热量、由外部过程流体或流体回路提供的热量)添加到传热回路4100。
传热回路4100包括回路控制器4170。控制阀4155调节通过热源4150的第二侧4154的压缩工作流体的流量。回路控制器4170使用控制阀4155控制提供给流过热源4150的第一侧4152的工作流体的热量。在一实施例中，回路控制器4170可以是HVACR***的HVACR控制器。
提供给流过热源4150的工作流体的热量可以以与关于图11中的热源4050所讨论的类似方式来控制。例如，回路控制器4170可基于吸入温度T1、排放温度T3和/或第二过程流体离开温度T4中的至少一个控制提供给流过热源4150的第一侧4152的工作流体的热量。在一实施例中，传热回路4100可包括一个或多个传感器(例如，传感器4180、传感器4182、传感器4184、传感器4186等)，如适合和/或期望用于热源150以向工作流体提供期望量的热量，如上所述。
图12中的热源4150是有源***。然而，应当理解，图12中的热源4150可以被配置为无源***。在一个实施例中，传热回路4100可以被配置成使得工作流体在设定温度范围内离开蒸发器4140，并且通过热源4150的压缩工作流体的流量是设定量或在设定范围内，使得工作流体达到如上所述的期望的温度(例如，吸入温度T1高于期望温度)。
图12中的热源4150利用压缩工作流体。然而，应当理解，热源4150可以利用不同的流体来加热流过第一侧4152的工作流体，而不是压缩工作流体。在一实施例中，热源4150可利用流过第二侧4154的第一过程流体PF1、第二过程流体PF2或第三过程流体(例如，热空气、热水等)来加热工作流体。在一实施例中，代替压缩工作流体第二过程流体PF2的一部分在进入蒸发器4140之前可以流过热源4150的第二侧4154。第二过程流体PF2的所述部分然后在与第二过程流体PF2的其余部分汇合之前流过蒸发器4140或绕过蒸发器4140。在另一实施例中，第一过程流体PF1(或第一过程流体PF1的一部分)可以代替压缩工作流体流过热源4150的第二侧4154。
在图12中，润滑剂在润滑剂分离器4160中分离并单独循环回到压缩机4110。然而，在一实施例中，传热回路4100可以不包括润滑剂分离器4160。在一实施例中，润滑剂可以被配置为作为工作流体的一部分循环回到压缩机4010而不用润滑剂分离器4160分离。在这样的实施例中，润滑剂可以作为工作流体的一部分通过压缩机4110的吸入入口4112进入。
通过热回路4100的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流设置在工作流体被第二过程流体PF2加热的位置之后以及压缩机4110之前。在一实施例中，吸入流从工作流体被第二过程流体PF2加热的位置之后延伸至压缩机4110的吸入入口4112。在一实施例中，吸入流从蒸发器4140延伸到压缩机4110的吸入入口4112。在图12中，吸入流包括热源4150、将蒸发器4140流体地连接到热源4150的管道、以及将热源4150流体地连接到压缩机4110的吸入入口4112的吸入管道。在一实施例中，传热回路4100可包括设置在蒸发器4140和压缩机4110之间的附加组件(一个或多个管道、(一个或多个)流量控制装置、接收罐、干燥器等)。在这样的实施例中，吸入流还可以包括这样的附加组分。热源4150被配置为向流过吸入流的工作流体提供热量并增加其温度(即，增加吸入温度T1)。
图13是根据实施例的传热回路4200的示意图。在一实施例中，传热回路4200可用于HVACR***。传热回路4200类似于图12中的传热回路4100，除了关于热源4250用于加热工作流体的流体。例如，传热回路包括压缩机4210、可选的润滑剂分离器4260、冷凝器4220、膨胀装置4230、蒸发器4240以及回路控制器4270。
与传热回路4100类似，通过热回路4100的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流设置在工作流体被蒸发器4240中的第二过程流体PF2加热的位置之后以及压缩机4110之前。吸入流包括热源4250。热源4250设置在蒸发器4240和压缩机4210之间的吸入流中。热源4250被配置为在气态或大部分气态工作流体从蒸发器4240流到压缩机4210时对其进行加热。
热源4250是包括第一侧4252和第二侧4254的热交换器。来自蒸发器4240的工作流体流向热源4250通过第一侧4252，并且从热源4250流向压缩机4210。热源4250流体连接到辅助冷却回路4290。在一实施例中，辅助冷却回路4290可以用于冷却电子设备。例如，电子设备可以是压缩机4210的电子设备或热回路4200的HVACR***。辅助冷却回路4290利用工作流体来提供冷却。工作流体通过吸收热量来提供冷却。辅助冷却回路4290的工作流体作为第三过程流体被提供给热源4250。在一实施例中，第三过程流体可以是和/或包括空气、水、(一种或多种)制冷剂等。当第三过程流体吸收热量以在第二冷却回路4290中提供冷却时，第三过程流体具有升高的温度。第三过程流体具有足以使流过所述热源4250的工作流体过热的温度。
第一通路4256和第二通路4258从第二侧4254的相对的端部延伸并将热源4250的第二侧4254流体连接到辅助冷却回路4290。第三流体从辅助冷却回路4290流入第一通路4256、通过热源4250的第二侧4254、通过第二通路4258、并返回到辅助冷却回路4290。如上面关于图12中的热源4150讨论的类似，流过第二侧4254的第三流体被配置为在气态或大部分气态工作流体流过热源4250时使其过热。
传热回路4200可包括控制阀4255，控制阀4255调节通过热源4250的第二侧4254的第三流体的流量。以与上面关于图12中的回路控制器4170所讨论的类似的方式，回路控制器4270可以使用控制阀42555控制提供给流过热源4250的第一侧4252的工作流体的热量。在一实施例中，回路控制器4270可以是HVACR***的HVACR控制器。在另一实施例中，传热回路4200可以是类似于上面讨论的无源***并且可以不包括/使用控制阀4255。
图14是根据实施例的传热回路4300的示意图。在一实施例中，传热回路4300可用于HVACR***。传热回路4300类似于图12中的传热回路4100，除了关于热源4350。例如，传热回路4300包括压缩机4310、可选的润滑剂分离器4360、冷凝器4320、膨胀装置4330以及蒸发器4340。
蒸发器4340包括入口4342和出口4344。图15示出了在一实施例中通过蒸发器4340的工作流体的流动的图。来自膨胀装置4330的工作流体通过入口4342进入蒸发器4340，并通过出口4344离开蒸发器4340。图15示出了通过蒸发器4340的工作流体的示例流动路径FP。工作流体从蒸发器4340的入口4342流过一组换热管4346，流过热源4350、然后到蒸发器4340的出口4344。换热管4346被配置为蒸发液体工作流体。热源4350被配置为向蒸发(或大部分蒸发)的工作流体提供额外的热量，以使工作流体过热。在一实施例中，蒸发器4340可以是溢流式热交换器。在这样的实施例中，液体工作流体汇集在蒸发器4340的底部，并且一些换热管4346延伸穿过液体工作流体汇集。例如，如图15所示，蒸发器4340中汇集的工作流体的上表面4353可以在所有换热管4346之上。在操作期间，汇集的工作流体的上表面4353的位置(例如，水平)可以变化。例如，上表面4353可以降低，使得一些换热管4346不浸没在汇集的液体工作流体中。
第二过程流体PF2流过换热管4346。第二过程流体PF2被配置为加热蒸发器4340中的汇集的液体工作流体并连续地蒸发液体工作流体。一旦蒸发，工作流体流向出口4344。在一实施例中，换热管4346被配置为在换热管4346提供足够量的热量以蒸发液体工作流体时将工作流体加热到其饱和温度或大约其饱和温度。
如图15所示，实施例中的热源4350是另一组换热管4351。第一通路4356流体连接到换热管4351的入口，第二通路4358流体连接到换热管4351的出口。通路4356、4358允许由压缩机4310排放的一部分压缩工作在压缩工作流体流到冷凝器4320和膨胀装置4330之前穿过换热管4351。
过程液体PF2流过换热管4346。压缩工作流体流过下一组换热管4351。在一实施例中，该组换热管4351与该组换热管4346间隔开。例如，如图15所示，可以沿着工作流体的流动路径4351在该组换热管4346和该组换热管4351之间提供空间(例如，开放空间)。工作流体在流过换热管4346时被加热，并从流动的过程流体PF2中吸收热量。换热管4346被配置为蒸发液体工作流体。然后，当加热的工作流体流过换热管4351时被进一步加热，并从压缩工作流体吸收热量。换热管4351被配置为加热气态或大部分气态的工作流体。例如，换热管4351被配置为在蒸发器4340的正常操作期间位于工作流体的上表面4353之上(例如，不浸没在液体工作流体中)。
如图14所示，传热回路4300包括回路控制器4370。由热源4350提供给流过换热管4351的工作流体的热量由回路控制器4370以与上面关于图11中的热源4050所讨论的类似的方式控制。例如，回路控制器4370可基于吸入温度T1、排放温度T3和/或第二过程流体离开温度T4中的至少一个控制由热源4350提供给流过换热管4351的工作流体的热量。回路控制器4370使用控制阀4355控制由热源4350提供的热量，以调整通过热交换管4351的压缩工作流体的流量。
如图14所示，蒸发器4340包括温度传感器4388。温度传感器4388被配置为在工作流体离开蒸发器4340时检测其温度(“蒸发器出口温度T5”)。图14中的传热回路4300不包括加热或冷却蒸发器4340和压缩机4310之间的工作流体的任何组件。因此，吸入温度T1将与蒸发器出口温度T5相同，并且传感器4388可以代替传感器4380用于检测吸入温度T1。在一实施例中，热传递电路4300可以包括一个或多个传感器(例如，传感器4380、传感器4382、传感器4384、传感器4386、传感器4388等)，如适合和/或期望用于控制热源4350以产生如上所述的期望的热量输出。
传热回路4300中的热源4350是有源***。然而，应当理解，传热回路4300和热源4350可以被配置为无源***，如上文关于图12中的传热回路4100讨论的类似。在这样的实施例中，回路控制器4370可以不主动地操作热源4350的热量输出。
在一实施例中，通路4356、4358连接到润滑剂分离器4360和冷凝器4320之间的工作流体的流动路径。然而，通路4356、4358中的一个或两个可以连接在与图14所示不同的位置处，如上面关于图12中的通路4156、4158讨论的类似。在一实施例中，通路4356、4358连接在压缩机4310之后以及膨胀装置4330之前。
图14和15中的热源4350是换热管4351，压缩工作流体流过该换热管4351。然而，在一实施例中，流过热源4350的热流体可以是第一过程流体PF1、第二过程流体PF2、或第三过程流体(例如，热水、热空气、来自辅助冷却回路的流体等)，而不是压缩工作流体，如上文关于图12中的热源4150和图13中的热源4250讨论的类似。在这样的实施例中，第一通路4356和第二通路4358将不流体连接到工作流体的流动路径。
不同的流体流通过换热管4346和换热管4351。在一实施例中，流过换热管4346和换热管4351的流体流可以是相同类型的流体。在一实施例中，流过换热管4351的流体的类型可以是第二过程流体PF2而不是压缩工作流体。第二过程流体PF2的主流从源(例如，HVACR的管道***、中间热交换回路等)(未示出)供应到热回路4300。例如，第二过程流体PF2的主流的一部分分支并流过热源4350的换热管4351。第二过程流体PF2的主流的剩余部分流过换热管4346。在剩余部分已经流过换热管4346之后，第二过程流体PF2的主流的上述一部分可以重新加入主流的剩余部分。可选地，第二过程流体PF2的主流的上述一部分可以在换热管4346之前重新加入主流的剩余部分，使得两个部分都流过换热管4346。在另一实施例中，第二过程流体PF2的主流流过换热管4351然后流过换热管4346。
在一实施例中，流过换热管4351的流体的类型可以是第一过程流体PF1而不是压缩工作流体。流过冷凝器4320的第一过程流体PF1被压缩工作流体加热。例如，在第一过程流体PF1流过冷凝器4320之后，至少一部分被加热的第一过程流体PF1流过热源4350的热交换管4351。第一过程流体PF1用于将热量从压缩工作流体传递到流过换热管4351的工作流体。
在另一实施例中，流过换热管4351的流体的类型可以是第三过程流体，而不是压缩工作流体。例如，第三过程流体可以是热空气、热水、工作流体等。在一实施例中，第三过程流体可以是如图13中类似讨论的用于辅助冷却回路(例如，辅助冷却回路4290)的流体。例如，辅助冷却回路的第三过程流体可以是用于传热的流体(例如，适合于吸收和传递热的空气、水和/或乙二醇等)或被膨胀以提供冷却的工作流体(例如，包括一种或多种制冷剂的流体)。
在另一实施例中，热源4350可以是类似于图11中的热源4050的电加热器。在这样的实施例中，热源4350利用供应的电力来产生提供给通过的工作流体的热量，而不是利用热流体(例如，压缩工作流体、第三过程流体)。例如，在这种实施例中的回路控制器4370可以通过控制供应给热源4350的电量来控制由热源4350提供给通过的工作流体的热量。
通过热回路4300的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流设置在工作流体被流过换热管4346的第二过程流体PF2加热的位置之后以及压缩机4310之前。在一实施例中，吸入流从工作流体被第二过程流体PF2加热的位置之后延伸至压缩机4310的吸入入口4312。在一实施例中，吸入流从换热管4346延伸到压缩机4310的吸入入口4312。在图14中，吸入流包括热源4350、蒸发器4340在换热管4346之后的部分、以及将蒸发器4340流体连接到压缩机4310的吸入入口4312的吸入管道。在一实施例中，传热回路300可包括设置在蒸发器4340和压缩机4310之间的附加组件(一个或多个管道、(一个或多个)流量控制装置、接收罐、干燥器等)。在这样的实施例中，吸入流也将包括这样的附加组分。热源4350被配置为在工作流体流过吸入流时向其提供热量并增加其温度(即，增加吸入温度T1)。
在图14中，润滑剂在润滑剂分离器4360中分离并单独循环回到压缩机4310。然而，在一实施例中，传热回路300可以不包括润滑剂分离器4360。在一实施例中，润滑剂可以被配置为作为工作流体的一部分循环回到压缩机4310而不用润滑剂分离器4360分离。在这样的实施例中，润滑剂可以作为工作流体的一部分通过压缩机4310的吸入入口4312进入。
图16是操作传热回路400的方法的框图。例如，方法4400可以用于操作图11中的传热回路4001、图12中的传热回路4100和/或图14中的传热回路4300。在一实施例中，在HVACR***中采用传热回路。方法4400在4410开始。
在4410，操作压缩机(例如，压缩机4010、4110、4310)以压缩工作流体。当工作流体在压缩机中被压缩时，其温度增加。从压缩机排放的压缩工作流体中含有润滑剂。在一实施例中，润滑剂与工作流体分开地循环到压缩机，并且润滑剂在工作流体穿过压缩机时与工作流体混合。在这样的实施例中，方法4400前进到可选的4420。在可选的4420，液体润滑剂通过润滑剂分离器(例如，润滑剂分离器4060、4160、4360)与工作流体分离。在某些情况下，分离的液体润滑剂含有已溶解在液体润滑剂中的一定浓度的制冷剂。分离的液体润滑剂然后从润滑剂分离器循环回到压缩机。可能包含夹带润滑剂的工作流体流也从润滑剂分离器排放。然后，方法4400前进到4430。
在另一实施例中，润滑剂与工作流体一起循环到压缩机的吸入入口口(例如，图11中的吸入入口4012)，而不用润滑剂分离器(例如，润滑剂分离器4060、40160、4360)分离。在这样的实施例中，方法4400从4410前进到4430，并且不包括可选的4420。
在4430，压缩工作流体在其流过冷凝器(例如，冷凝器4020、4120、4320)时被冷却。压缩工作流体由单独流过冷凝器的第一过程流体(例如，图11、12或14中的第一过程流体PF1)冷却。工作流体在冷凝器中冷却时部分或全部冷凝。然后，方法4400前进到4440。
在4440，来自冷凝器的工作流体通过膨胀装置(例如，膨胀装置4030、4130、4330)膨胀。膨胀装置允许工作流体突然膨胀。膨胀使工作流体的温度显著降低。然后，方法4400前进到4450。
在4450，来自膨胀装置的膨胀工作流体在蒸发器(例如，蒸发器4040、蒸发器4140、蒸发器4340)中被加热。第二过程流体(例如，图11、12或14中的第二过程流体PF2)与工作流体分开地流过蒸发器。工作流体从第二过程流体中吸收热量，并在其流过蒸发器时被加热。第二过程流体在流过蒸发器时被工作流体冷却。然后，方法4400前进到4460。
在4460，热源(例如，热源4050、热源4150、热源4350)在工作流体已经被第二过程流体加热之后加热工作流体。热源的加热使进入压缩机时的工作流体的吸入温度(例如，吸气温度T1)增加。吸入温度的增加降低了提供给压缩机的润滑剂中溶解制冷剂的浓度。在一实施例中，吸入流包括热源。吸入流设置在工作流体被第二过程流体加热的位置之后以及压缩机之前。在一实施例中，吸入流从工作流体被第二过程流体加热之后的位置延伸至压缩机的吸入入口(例如，吸入入口4012、吸入入口4112、吸入入口4312)。在一实施例中，当工作流体从蒸发器流到压缩机时，热源加热工作流体。在这样的实施例中，吸入流可包括将压缩机的吸入入口连接到热源和蒸发器中的至少一个的吸入管道。在另一个实施例中，热源位于蒸发器内，并加热工作流体以在被第二过程流体加热后流过蒸发器。在这样的实施例中，吸入流可包括蒸发器的在第二过程流体流经的蒸发器的换热管之后的部分(例如，换热管4346)。
在一实施例中，方法4400可以基于如图11-14所示和如上所述的传热回路4001、传热回路4100、传热回路4200和/或传热回路4300来修改。例如，实施例中的方法4400可包括引导热流体(例如，压缩工作流体、第一过程流体PF1、第二过程流体PF2、第三过程流体)通过热源，如针对图12中的热源4150、图13中的热源4250、以及图13和14中的热源4350所描述的类似。
方面：
方面1-12中的任一方面可以与方面13-17中的任一方面组合。应当理解，方面1-17中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种传热回路，包括：用于压缩工作流体的压缩机；用于冷却工作流体的冷凝器；用于膨胀工作流体的膨胀装置；蒸发器，所述蒸发器用于对流过蒸发器的工作流体进行第一加热，第一加热是流过蒸发器的工作流体和过程流体之间的热交换，工作流体的流动路径从压缩机延伸通过冷凝器、膨胀装置、蒸发器并返回到压缩机，所述流动路径包括吸入流，所述吸入流设置在第一加热之后以及压缩机之前；以及热源，所述吸入流包括热源和并且所述热源被配置为提供工作流体的第二加热。
方面2、根据方面1所述的传热回路，其中，所述热源是电加热器。
方面3、根据方面1和2中任一方面所述的传热回路，其中，所述热源设置在所述蒸发器内。
方面4、根据方面1和3中任一方面所述的传热回路，其中，蒸发器包括过程流体流过的第一组换热管，并且工作流体流过第一组管并经历第一加热，以及热源是蒸发器中的第二组换热管，工作流体的第二加热是流过第二组换热管的工作流体与流经第二组换热管的第三流体之间的热交换。
方面5、根据方面1和2中任一方面的传热回路，热源布置在蒸发器和压缩机之间的吸入流中。
方面6、根据方面1和5中任一方面所述的传热回路，其中，热源是包括第一侧和第二侧的热交换器，由热源加热的工作流体流经第一侧，第三流体流经第二侧，以及工作流体的第二加热是第三流体和工作流体之间的热交换。
方面7、根据方面4和6中任一方面所述的传热回路，其中，所述第三流体是在压缩工作流体流过所述膨胀装置之前由所述压缩机排放的压缩工作流体的一部分。
方面8、根据方面4和6中任一方面所述的传热回路，其中，所述第三流体是与所述过程流体相同类型的流体。
方面9、根据方面4和6中任一方面所述的传热回路，其中，第二过程流体流过冷凝器并从工作流体吸收热量以提供对工作流体的冷却，并且第三流体包括第二过程流体的一部分。
方面10、根据方面1、2、5和6中任一方面所述的传热回路，还包括：延伸到压缩机的吸入入口的吸入管道，所述吸入流包括所述吸入管道，其中所述热源沿着所述吸入管道的外部延伸。
方面11、如权利要求1-10中任一方面所述的传热回路，其特征在于，还包括：控制器，所述控制器被配置为基于进入压缩机的工作流体的吸入温度控制由热源提供给工作流体的热量。
方面12、根据方面1-11中任一方面所述的传热回路，其中，所述热源被配置为增加进入所述压缩机的吸入入口的工作流体的过热度。
方面13、一种操作传热回路以冷却第一过程流体的方法，传热回路包括压缩机、冷凝器、膨胀装置、蒸发器、热源以及流经传热回路的工作流体，所述方法包括：用压缩机压缩工作流体；用冷凝器冷却由压缩机压缩的工作流体；用膨胀装置膨胀由冷凝器冷却的工作流体；用过程流体在蒸发器中加热由膨胀装置膨胀的工作流体，工作流体从过程流体中吸收热量；以及用热源加热由过程流体加热的工作流体，当工作流体流过吸入流时，用热源加热工作流体，吸入流包括热源并且设置在工作流体被过程流体加热的位置之后以及压缩机之前。
方面14、根据方面13所述的方法，其中，用热源加热工作流体包括加热从蒸发器流向压缩机的工作流体。
方面15、根据方面13和14中任一方面所述的方法，其中，用热源加热工作流体包括增加进入压缩机的吸入入口的工作流体的过热度。
方面16、根据方面13-15中任一方面所述的方法，还包括：以此顺序引导工作流体从蒸发器的入口、通过第一流体流经的蒸发器中的第一组换热管、通过热源，并到达蒸发器的出口，其中吸入流包括蒸发器的位于第一组换热管之后的一部分。
方面17、根据方面13-15中任一方面所述的方法，还包括：引导未被膨胀装置膨胀的压缩机排放的压缩工作流体的至少一部分通过热源的第一侧，其中用热源加热由过程流体加热的工作流体包括引导由热源加热的工作流体通过热源的第二侧。
一种利用工作流体提供加热或冷却的传热回路。所述传热回路包括用于压缩所述工作流体的压缩机和被配置成增加进入压缩机的工作流体的吸入温度的热源。通过传热回路的工作流体的流动路径包括吸入流。吸入流设置在工作流体被过程流体加热的位置之后以及压缩机之前。吸入流包括热源。一种用于操作传热回路的方法，包括用过程流体加热工作流体，以及用热源进一步加热被过程流体加热的工作流体。
HVACR***的润滑剂管理(图17-图19)
本公开总体上涉及一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***。更具体地，本公开涉及用于HVACR***中的压缩机的润滑剂管理。
一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***包括制冷剂回路。制冷剂回路包括流体连接的压缩机、润滑剂源、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器。包括用于确定压力和温度的一个或多个传感器。压缩机包括多个轴承和吸入端口。润滑剂贮存器流体连接到润滑剂源、多个轴承以及吸入端口。润滑剂贮存器被配置为接收润滑剂-制冷剂混合物。润滑剂贮存器与压缩机的排放流动路径热连通。
还公开了一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***。HVACR***包括制冷剂回路。制冷剂回路包括流体连接的压缩机、润滑剂源、冷凝器、膨胀装置、以及蒸发器，其中压缩机包括多个轴承和吸入端口。包括用于确定压力和温度的一个或多个传感器。多个轴承包括排放侧轴承和吸入侧轴承。多个轴承流体连接到润滑剂源，并且被配置为接收来自润滑剂源的润滑剂混合物。排放侧轴承与吸入端口流体连接。
HVACR制冷剂对环境的影响越来越受到关注。例如，自2011年以来，欧盟一直在逐步淘汰全球变暖潜能值(GWP)超过例如，150(在某些制冷***中)的制冷剂。具有合适的特性(例如密度、蒸气压、汽化热)和合适的化学特性，满足有关安全和环境影响的要求(例如上述欧盟标准)的环境适用的HVACR制冷剂可用于HVACR***。环境适用的HVACR制冷剂不易燃或轻度易燃、不消耗臭氧层、节能、毒性低、与建筑材料兼容，并且在设备的整个生命周期内都是化学稳定的。
诸如R134a等的当前的制冷剂可能具有相对较高的GWP。例如，R134a的GWP为1，430。因此，正在HVACR***中实施替代制冷剂，例如但不限于R1234ze、R513A等。
在使用诸如但不限于R1234ze和R513A的较新的制冷剂组合物时，由于与诸如R134A的现有制冷剂相比，制冷剂的不同性质，可能会出现各种问题。通常，具有较低GWP的制冷剂(例如R1234ze、R513A等)可能会被带入润滑剂中。在一些情况下，替代制冷剂比当前制冷剂相对更可能溶解到润滑剂中，导致润滑剂内的制冷剂浓度更高(例如，润滑剂稀释)。
结果，HVACR***的压缩机的操作图的部分可能由于低排放过热度而遭受更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度。在一些情况下，当变速压缩机以相对较低的速度运行时，更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度的发生可能更显著。更高的润滑剂稀释和有限的轴承粘度会导致例如轴承的寿命缩短并最终导致压缩机故障。在某些情况下，使用R134A替代制冷剂可能需要更换压缩机中的机械部件(例如，轴承等)。
在其它情况下，即使使用当前的制冷剂(诸如R134a)，控制变速压缩机以最大限度地提高效率也会导致润滑剂稀释问题。
通常，与R134a替代制冷剂一起使用的润滑剂会经受更高的润滑剂稀释问题。润滑剂可包括可与选定的替代制冷剂混溶的任何合适的润滑剂。
通常，当排放过热度变得相对较低时，可能会出现更高的润滑剂稀释。例如，当排放过热度低于8℃或大约8℃时，可能会出现更高的润滑剂稀释。
图17是根据实施例的制冷剂回路5010的示意图。制冷剂回路5010通常包括压缩机5015、冷凝器5020、膨胀装置5025、蒸发器5030以及润滑剂源5060。
制冷剂回路5010是一个示例，并且可以被修改为包括附加组件。例如，在一个实施例中，制冷剂回路5010可以包括其他部件，例如但不限于，节能热交换器、一个或多个流量控制装置、接收罐、干燥器、吸入液体热交换器等。
制冷剂回路5010通常可以应用于用于控制空间(通常称为调节后的空间)中的环境条件(例如，温度、湿度、空气质量等)的各种***。这种***的示例包括但不限于HVACR***、运输制冷***等。
压缩机5015、冷凝器5020、膨胀装置5025以及蒸发器5030经由制冷剂管线5035、5040、5045流体连接。在一实施例中，制冷剂管线5035、5040和5045可替换地被称为制冷剂导管5035、5040和5045等。
在一个实施例中，制冷剂回路5010可以被构造成能够以冷却模式操作的冷却***(例如，空调***)。在一个实施例中，制冷剂回路5010可以被构造成可以在冷却模式和加热/除霜模式两者下操作的热泵***。
制冷剂回路5010可以根据通常已知的原理运行。制冷剂回路5010可以被配置为加热和/或冷却气态过程流体(例如，诸如但不限于空气等的传热介质或流体)，在这种情况下，制冷剂回路5010通常可以表示空调和/或热泵。
在操作中，压缩机5015将工作流体(例如，诸如制冷剂等的传热流体)从相对较低压力的气体(例如，吸入压力)压缩为相对较高压力的气体(例如，排放压力)。在一实施例中，压缩机5015可以是容积式压缩机。在一实施例中，容积式压缩机可以是螺杆压缩机、涡旋压缩机、往复式压缩机等。在一实施例中，压缩机5015可以是离心压缩机。
相对较高压力的气体也处于相对较高的温度，该相对较高压力的气体从压缩机5015排放并通过制冷剂管线5035流到冷凝器5020。工作流体流经冷凝器5020并向过程流体(例如，水、空气等)排热，从而冷却工作流体。现在呈液态形式的冷却的工作流体经由制冷剂管线5040流向膨胀装置5025。膨胀装置5025降低工作流体的压力。因此，一部分工作流体转化为气态形式。现在呈液体和气态混合形式的工作流体经由制冷剂管线5040流向蒸发器5030。工作流体流过蒸发器5030，并从过程流体(例如，水、空气等)吸收热量、加热工作流体并将其转化为气态形式。气态工作流体然后通过制冷剂管线5045返回到压缩机5015。当制冷剂回路例如在冷却模式下操作时(例如，当压缩机5015启动时)，上述过程继续进行。
在示出的实施例中，制冷剂回路5010可包括设置在压缩机5015和冷凝器5020之间的润滑剂源5060。在所示实施例中，润滑剂源5060可以是润滑剂分离器。应当理解，润滑剂源5060的特定位置可以在本公开的原理内变化。例如，在一个实施例中，润滑剂源5060可以替代地位于蒸发器5030处或附近的位置。
润滑剂源5060经由制冷剂管线5035流体连接到压缩机5015的排放口。润滑剂源5060流体连接到压缩机5015以通过润滑剂回流管线5055A和可选地通过第二润滑剂回流管线5055B向压缩机5015的各种组件(例如，轴承、转子等)提供润滑剂。应当理解，润滑剂回流管线5055A、5055B的数量可以基于例如压缩机的哪些组件被提供润滑剂来选择。
控制器5050包括在***中。控制器5050可用于控制制冷剂回路5010的一个或多个方面。例如，在根据以下图18和19公开的实施例中，控制器5050可用于选择性地控制流量控制装置(例如，阀等)的状态以控制制冷剂回路5010内的润滑剂流动。控制器5050可以与流量控制装置和一个或多个传感器5065电子通信，以确定压缩机5015及其组件(例如，轴承、转子等)的一个或多个操作条件(例如，温度、压力等)。在一实施例中，控制器5050可以使用一个或多个传感器5065监测润滑剂的压力和温度。控制器5050将使用测得的压力和温度来选择性地管理润滑剂流量(例如，流向轴承、转子等)，以实现期望的润滑剂粘度。在一实施例中，压力可以在轴承腔中测量或从吸入压力或吸入饱和温度推断。在一实施例中，可以在轴承处或润滑剂贮存器中测量温度。
图18是根据实施例的用于蒸汽压缩***(例如，图17的制冷剂回路5010)的压缩机5015的侧剖视图。
在一实施例中，压缩机5015是螺杆压缩机。螺杆压缩机5015包括转子壳体5100和电动马达壳体5105。转子壳体5100包括吸入端口5110和排放端口5115。转子5120a、5120b相互啮合并且至少部分地设置在转子壳体5100内。螺杆压缩机5015可以根据公知的原理操作，以压缩经由吸入端口5110接收并经由排放端口5115输出的工作流体。
根据一实施例，马达壳体5105容纳马达5125。马达壳体5105可以与转子壳体5100形成一体。电动马达5125可以驱动相互啮合的转子5120a、5120b。
马达壳体5105包括电动马达5125。马达壳体5105还包括定子5140和转子5145。转子5145使也与转子5120b连接的轴旋转。在定子5140和转子5145之间形成气隙5130。在图18所示的实施例中，马达5125可设置有一部分工作流体(例如，热传递流体，例如制冷剂等)，其以相对于图大致从右到左的流动方向流过电动马达5125的气隙5130、并被提供给吸入端口5110。在一实施例中，工作流体可以是气态形式。应当理解，气态形式的工作流体可包括呈液体形式的部分，但是气态形式的气态工作流体比液态形式的工作流体比例更高。
轴承壳体5135包含排放侧轴承5150。吸入侧轴承5155设置在转子壳体5100内。排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的组合支撑转子5120a、5120b。排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155可设置有用于润滑排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的润滑剂。在一实施例中，排放侧轴承5150可以包括径向轴承和推力轴承。在一实施例中，轴承可以被配置成容纳推力载荷和径向载荷。
在一实施例中，轴承壳体5135中的排放侧轴承5150保持在低于压缩机5015的排放压力的压力下。在一实施例中，轴承壳体5135中的排放侧轴承5150保持在处于或大约处于压缩机5015的吸入压力的压力下。在一实施例中，吸入侧轴承5155也处于或大约处于压缩机5015的吸入压力。
在所示实施例中，润滑剂贮存器5160设置在与压缩机5015热连通的位置。在一实施例中，润滑剂储存器5160可替代地被称为润滑剂蒸馏器或润滑剂贮槽。在一实施例中，整个润滑剂贮存器5160或润滑剂贮存器5160的一部分可设置在转子壳体5100内。在一实施例中，润滑剂贮存器5160可以放置在比吸入端口5110相对更靠近排放端口5115的位置。因此，与相对靠近吸入口5110的情况相比，润滑剂贮存器5160可以接收通过压缩过程产生的更多热量。与压缩机5015的排放流动路径的热连通可包括润滑剂贮存器5160可接收压缩过程产生的热量的位置。排放流动路径可以包括例如压缩机5015的转子壳体、压缩机5015的轴承壳体、压缩机5015的***、压缩机5015的排放导管、油分离器、冷凝器等。在一实施例中，润滑剂贮存器5160可以与HVACR***的另一发热组件热连通，例如但不限于变频驱动控制器、电风扇马达等。
在一实施例中，润滑剂贮存器5160的总体积可以小于现有***中典型的低侧润滑剂贮槽。在示出的实施例中，润滑剂贮存器5160设置在压缩机5015的顶部(相对于页面)上。该布置可使流体经由重力从润滑剂贮存器5160流到压缩机5015。因此，在一实施例中，润滑剂贮存器5160不包括泵。例如相对于通常利用泵来移动润滑剂的现有***，这可以降低***的成本和复杂性。
在一实施例中，润滑剂贮存器5160可以放置在润滑剂源5060处或附近，使得润滑剂贮存器5160中的流体可以从润滑剂源5060的位置处的较高温度的工作流体接收热量。
润滑剂贮存器5160流体连接到润滑剂源5060。在操作中，润滑剂贮存器5160可接收与润滑剂源5060分离的润滑剂。即使润滑剂贮存器5160在润滑剂源5060的下游，润滑剂也可以包括润滑剂和制冷剂的混合物。
膨胀装置5165设置在润滑剂源5060和润滑剂贮存器5160之间的位置处。膨胀装置5165可以是例如在从润滑剂源5060接收的润滑剂中引起压降的固定或可变孔口。在一实施例中，膨胀装置5165可以是电子膨胀装置等。
引起压降也降低了润滑剂混合物的温度。由于与压缩机5015的排放流动路径热连通，在润滑剂贮存器5160中接收的混合制冷剂和润滑剂混合物可以被加热。与压缩机5015的排放流动路径的热连通可包括润滑剂贮存器5160可接收压缩过程产生的热量的位置。排放流动路径可以包括例如压缩机5015的转子壳体、压缩机5015的轴承壳体、压缩机5015的***、压缩机5015的排放导管、油分离器、冷凝器等。热量可导致制冷剂和润滑剂混合物中的制冷剂沸腾至气态。在一实施例中，可以包括电阻加热器，尽管电阻加热器可能降低压缩机5015的性能。
导管5170流体连接到润滑剂贮存器5160的顶部，使得从制冷剂和润滑剂混合物沸腾的气态制冷剂可以返回到压缩机5015的吸入端口5110。
导管5170包括流量控制装置5175。在一实施例中，流量控制装置5175可以是例如固定孔口。在这种实施例中的流量控制装置5175可以限制从润滑剂贮存器5160流向吸入端口5110的制冷剂的总流量。在一实施例中，孔口可以是可变的。在这样的实施例中，可以控制孔口的尺寸以控制通过导管5170到吸入端口5110的流量。
在一实施例中，流量控制装置5175可以是阀。在这样的实施例中，流量控制装置5175可以具有多个状态(例如，打开状态、关闭状态、一个或多个中间状态)。流量控制装置5175的状态可以使用控制器(例如，控制器5050，图17)选择性地控制，以控制通过导管5170的流量。
第二导管5180流体连接到润滑剂贮存器5160的底部部分。第二导管5180流体连接到排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155。第二导管5180设置在润滑剂贮存器5160的润滑剂(例如，处于液态或基本液态)可经由例如重力流过该位置的位置处。然后可以将润滑剂提供给排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155。
导管5170中的流量控制装置5175可以被设计成使得导管5180中的润滑剂的流量受到控制。例如，为了增加流向排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的润滑剂流动，可以通过控制器5050将流量控制装置5175置于关闭状态。因此，润滑剂贮存器5160中的压力可以增加，从而导致通过导管5180的润滑剂流动增加。
流量控制装置5175可以基于例如在轴承壳体5135中感测到的温度来选择性地控制。
在压缩机操作期间，排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155产生热量。在集中于排放侧轴承5150的情况下，当在操作期间产生热量时，润滑剂池被加热。在一实施例中，排放侧轴承5150可以是溢流式轴承设计，其中排放侧轴承5150在润滑剂池中的阻力可以产生热量。热量会使排放侧轴承腔内的润滑剂温度升高。随着热量的增加，润滑剂粘度会增加一段时间，直到热量变得过多，此时润滑剂粘度会下降。如上所述，从润滑剂源5060接收的润滑剂可以包括润滑剂和制冷剂的混合物。因此，当润滑剂池被加热时，制冷剂可能从混合物中沸腾离开。
当温度增加到阈值极限时，指示需要额外的润滑剂，控制器5050可以将流量控制装置5175置于关闭状态，从而增加从润滑剂贮存器5160到排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的润滑剂的流动。
当温度在阈值极限内，指示不需要额外的润滑剂时，控制器5050可以将流量控制装置置于打开状态，从而减少从润滑剂贮存器5160到排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的润滑剂的流动。
在一实施例中，流量控制装置5175可以包括允许某些流动的中间状态(例如，在打开和关闭状态之间)。在这样的实施例中，控制器5050可以改变流量控制装置5175的位置，以将感测到的温度维持在期望的操作范围内。
在一实施例中，通过控制润滑剂贮存器5160中的压力以保持到排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155的选定润滑剂流量，润滑剂贮存器5160通常可被认为处于压缩机5015的吸入压力和排放压力之间的中等压力。
图19是根据实施例的用于蒸汽压缩***(例如，图17的制冷剂回路5010)的压缩机5015的侧剖视图。
为了本说明书的简单起见，图19的相对于图18之前已经描述的方面将不再进一步详细描述。这些方面用与图18相同的附图标记来标号
在图19中，不存在润滑剂贮存器5160。相反，排放侧轴承5150流体连接到吸入端口5110。将排放侧轴承5150与吸入端口5110连接使得制冷剂气体能够从排放侧轴承5150返回到吸入流。结果，可以从排放侧轴承5150所在的腔中去除制冷剂气体。
在操作中，润滑剂经由导管5180提供给排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155。在排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155所在的腔内形成润滑剂池。
如上面关于图18所讨论的，在压缩机的操作期间，排放侧轴承5150和吸入侧轴承5155产生热量。在集中于排放侧轴承5150的情况下，当在操作期间产生热量时，润滑剂池被加热。如上所述，从润滑剂源5060接收的润滑剂可以包括润滑剂和制冷剂的混合物。因此，当润滑剂池被加热时，制冷剂可能从混合物中沸腾离开。气态制冷剂可经由导管5200从腔中被去除，润滑剂可经由导管5205被去除。导管5200流体连接到包含排放侧轴承5150的腔并流体连接到吸入端口5110。导管5205流体连接到包含排放侧轴承5150的腔并流体连接到吸入端口5110。如图所示，导管5200的入口设置在腔顶侧的位置处(例如，腔中润滑剂池的深度上方)使得可以去除气态制冷剂，并且导管5205的入口设置在腔的下侧的位置处(例如，腔中润滑剂池的深度下方)使得可以去除液体润滑剂。
导管5200可包括流量控制装置5210，其可被选择性地控制以启用、禁用或限制从排放侧轴承5150被拉出并提供给吸入端口5110的制冷剂的量。在一实施例中，导管200的尺寸可设计成将通过其中的流体的流动限制为预定流率。当流量控制装置5210关闭时，轴承腔内的压力增加。随着压力增加，来自润滑剂源5060的润滑剂流动减少。如果腔中的温度接近上限，则可以启用通过导管5200的流动，允许气态制冷剂离开腔并增加来自润滑剂源5060的润滑剂的流动，这将降低排放侧轴承5150的温度。
导管5205可以包括流量控制装置5215。在一实施例中，流量控制装置5215可以是例如固定孔口的限制件。在一实施例中，流量控制装置5215可替代地可选择性地控制以例如改变通过导管5205的流量。在这样的实施例中，流量控制装置5215可以是阀等。
在操作中，控制器(例如，图17中的控制器5050)可用于监测排放侧轴承5150的润滑剂的温度(例如，使用一个或多个传感器5065)。如果润滑剂的温度增加超过阈值极限，则可以向排放侧轴承5150提供额外的润滑剂。如果温度降低到阈值极限以下，则可以阻止提供额外的润滑剂。
方面：
方面1-9中的任一个可以与方面10-17中的任一个组合。应当理解，方面1-17中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***，包括：制冷剂回路包括：流体连接的压缩机、润滑剂源、冷凝器、膨胀装置、以及蒸发器，其中压缩机包括多个轴承和吸入端口。用于确定压力和温度的一个或多个传感器；以及润滑剂贮存器，所述润滑剂贮存器流体连接到润滑剂源、多个轴承以及吸入端口，润滑剂贮存器被配置为接收润滑剂-制冷剂混合物，其中润滑剂贮存器与压缩机的排放流动路径热连通。
方面2、根据方面1所述的HVACR***，还包括设置在所述润滑贮存器和所述吸入端口之间的流量控制装置。
方面3、根据方面2所述的HVACR***，其中，所述流量控制装置是孔口和电子控制阀中的一个。
方面4、根据方面1-3中任一方面所述的HVACR***，其中，润滑剂贮存器在配置成向多个轴承提供润滑剂的位置处流体连接到多个轴承。
方面5、根据方面1-4中任一方面所述的HVACR***，其中，润滑剂贮存器在配置成向吸入端口提供气态制冷剂的位置处流体连接到吸入端口。
方面6、根据方面1-5中任一方面所述的HVACR***，其中，润滑剂贮存器内的压力介于压缩机的吸入压力和压缩机的排放压力之间。
方面7、根据方面1-6中任一方面所述的HVACR***，其中，流体连接润滑剂贮存器和吸入端口的导管的尺寸被设计成将通过其中的流体的流动限制为预定流率。
方面8、根据方面1-7中任一方面所述的HVACR***，其中，所述压缩机是螺杆压缩机。
方面9、根据方面1-8中任一方面所述的HVACR***，其中，所述润滑剂源是润滑剂分离器。
方面10、一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***，包括：制冷剂回路包括：流体连接的压缩机、润滑剂源、冷凝器、膨胀装置、以及蒸发器，其中压缩机包括多个轴承和吸入端口。用于确定压力和温度的一个或多个传感器；以及其中多个轴承包括排放侧轴承和吸入侧轴承，多个轴承流体连接到所述润滑剂源，并且被配置为接收来自润滑剂源的润滑剂混合物。以及其中排放侧轴承与吸入端口流体连接。
方面11、根据方面10所述的HVACR***，还包括设置在排放侧轴承和吸入端口之间的流量控制装置。
方面12、根据方面11所述的HVACR***，其中，所述流量控制装置是孔口和电子控制阀中的一个。
方面13、根据方面10-12中任一方面所述的HVACR***，其中，所述润滑剂混合物包括润滑剂和制冷剂。
方面14、根据方面10-13中任一方面所述的HVACR***，其中，排放侧轴承和吸入端口之间的流体连接设置在配置成向吸入端口提供气态制冷剂的位置处。
方面15、根据方面10-14中任一方面所述的HVACR***，其中，流体连接排放侧轴承和吸入端口的导管的尺寸被设计成将通过其中的流体的流动限制为预定流率。
方面16、根据方面10-15中任一方面所述的HVACR***，其中，所述压缩机是螺杆压缩机。
方面17、根据方面10-16中任一方面所述的HVACR***，其中，所述润滑剂源是润滑剂分离器。
一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***包括制冷剂回路。制冷剂回路包括流体连接的压缩机、润滑剂源、冷凝器、膨胀装置以及蒸发器。压缩机包括多个轴承和吸入端口。润滑剂贮存器流体连接到润滑剂源、多个轴承以及吸入端口。润滑剂贮存器被配置为接收润滑剂-制冷剂混合物。润滑剂贮存器与压缩机的排放流动路径热连通。
压缩机壳体中的热交换器和压缩机润滑剂的脱气方法(图20-图24)
本公开涉及一种压缩机内的内部热交换器、一种***和一种用于提高要再循环回到压缩机中以重新使用的润滑剂的粘度的方法。
内部热交换器与压缩机(例如压缩机的轴承的腔)流体连通。内部热交换器可以利用压缩机中的***热量将制冷剂从要再循环回到压缩机中的润滑剂中排出。在一实施例中，润滑剂是油。
内部热交换器可以包括单个或多个通道。(一个或多个)通道部分地或整体地可设置或形成在压缩机的组件内或压缩机的组件的表面上。在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可在压缩机的组件内延伸。在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可集成到压缩机的组件中。在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可以形成在压缩机的组件的表面之上或之中。表面可以包括但不限于组件的接口表面或面。
该组件可以是但不限于压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体、***。
(一个或多个)通道部分地或整体地可以是(一个或多个)机械加工的通道或(一个或多个)通道。
在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可以通过包括但不限于钻孔、铸造、蚀刻、铣削、焊接或改装、其组合等的工艺来制造。
在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可铸造或钻孔在压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的铸件的壁内。因此，铸件可以利用***热量从返回压缩机的润滑剂中去除制冷剂。
在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地可在表面上铣削，该表面包括但不限于压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的接口表面或面。
(一个或多个)通道部分地或整体地可以采用任何类型的合适的流动配置，包括但不限于蛇形、直线和弯曲流动配置。
(一个或多个)通道部分地或整体地可被配置为任何类型的流动布置，包括但不限于单通通道或多通通道。在一实施例中，单通通道或多通通道可以是蛇形单通通道或蛇形多通通道。
在一实施例中，压缩机是螺杆压缩机。在一实施例中，压缩机是涡旋压缩机。在一实施例中，压缩机是往复式压缩机。在一实施例中，压缩机是离心压缩机。
在一实施例中的***可以是包括具有内部热交换器的压缩机的HVACR***。HVACR***可包括润滑剂源。在一实施例中，润滑剂源可以是润滑剂分离器。润滑剂分离器可以接收从螺杆压缩机排放的压缩制冷剂，然后从压缩气态制冷剂中分离润滑剂。
在一实施例中，HVACR***可进一步包括减压装置。减压装置可接收由润滑剂分离器分离的润滑剂，然后降低润滑剂的压力，使得润滑剂中的至少一部分制冷剂蒸发。减压装置然后将润滑剂引导至内部热交换器，以提高润滑剂的粘度。在一实施例中，减压装置设置在压缩机内。在一实施例中，减压装置与压缩机分离(例如，物理上分离)。在一实施例中，减压装置可以是HVACR***的膨胀装置。
在一实施例中，一种用于提高压缩机润滑剂的粘度的方法包括：通过减压装置降低含有制冷剂的润滑剂的压力；以及在压缩机的内部热交换器中加热含有制冷剂的润滑剂。
压缩机可以是但不限于螺杆压缩机、涡旋压缩机、往复压缩机或离心压缩机。
在一实施例中，压缩机可包括阳转子和阴转子，该阳转子和阴转子可由轴承(例如，诸如在压缩机的排放端处的径向轴承和轴向轴承)支撑。转子可以被封闭在转子壳体和马达壳体内，并且轴承可由轴承壳体组件封闭和/或支撑。轴承壳体组件可包括轴承壳体和轴承盖。轴承壳体组件可以例如定位在转子壳体的轴向端部处。轴承盖可附接到轴承壳体上，从而形成封闭空间。
在操作过程中，压缩机的阳转子和阴转子可以反向旋转并相互啮合。啮合的转子吸入制冷剂蒸汽并迫使制冷剂蒸汽沿转子运动。随着制冷剂蒸汽的前进，随着转子之间的容积空间减小，制冷剂蒸汽被压缩为更高的温度。压缩制冷剂蒸气可以通过排放端口以高热量和高压力从压缩机排放出去。
在一实施例中，压缩机可包括相互啮合的涡旋件、轴承、马达和壳体。相互啮合的涡旋件可以包括绕动涡旋构件和固定涡旋构件。绕动涡旋构件相对于固定涡旋构件的绕动运动产生了捕获制冷剂气体的气穴。随着制冷剂气体向固定涡旋构件的中心移动，气穴变得越来越小，由此制冷剂气体被压缩和加压，伴随着温度升高。压缩制冷剂在固定涡旋构件的中心达到最高的压力和温度，然后通过排放端口排放。
在一实施例中，压缩机可包括***。
压缩机可用于压缩工作流体，例如制冷剂蒸气。
压缩机可以设置有润滑剂，该润滑剂用于润滑、密封和保护压缩机内的组件(例如轴承)的运行表面。在压缩机操作期间，压缩机中的某些润滑剂与制冷剂混合，使得离开压缩机的润滑剂包含一定量的制冷剂。例如，这可能导致压缩机的润滑剂供应不足。在HVACR***中，从压缩机排放的润滑剂可以循环回到压缩机(诸如轴承的腔)中以保持润滑剂的充足供应。
在一实施例中，可以在压缩机的上游或下游提供润滑剂分离器，以将润滑剂与从压缩机排放的制冷剂分离。然而，从润滑剂分离器分离的润滑剂可以含有相当量的制冷剂，因为制冷剂可能溶解在润滑剂中。这可能降低润滑剂的纯度，进而降低例如润滑剂的粘度。低粘度会导致压缩机内运行表面的润滑、密封和/或保护不足。
通常，润滑剂的期望粘度范围可随压缩机的类型和/或压缩机的操作而变化。在HVACR***中的压缩机中使用的润滑剂可能在高于制冷剂饱和温度的温度下具有峰值粘度。
去除溶解在润滑剂中的制冷剂可以提高要再循环回到压缩机的润滑剂的粘度。这可以通过降低润滑剂的压力和加热润滑剂来实现。
通过降低润滑剂的压力，润滑剂中包含的一部分制冷剂会由于压力损失而蒸发。制冷剂的蒸发可能会降低润滑剂的温度。
通过向压力和温度已经降低的润滑剂中加入热量，可以从润滑剂中沸腾出另一部分制冷剂。由此，可以进一步提高润滑剂的粘度。通常，如果含有制冷剂的润滑剂的压力和温度例如通过减压器降低，并且随后向润滑剂中加入热量，则制冷剂可以从润滑剂-制冷剂混合物中去除。
通过将降低润滑剂的压力和向润滑剂中添加热量的过程组合起来，可以将润滑剂的粘度提高到期望的水平。
减压过程可以通过本领域已知的具有减压机构的任何合适的减压装置来进行。减压装置可以包括但不限于膨胀器、减压器、压力调节器、孔口、膨胀阀等。在一实施例中，减压装置可以是专用装置。在一实施例中，减压装置可以是HVACR***的制冷剂回路的膨胀装置。
可以通过在压缩机内创建内部热交换器来实现向润滑剂添加热量的过程，以便可以利用***热量从润滑剂中沸腾掉制冷剂。
本说明书中使用的术语“沸腾”是指润滑剂中含有的制冷剂通过热量从润滑剂中排出。
本说明书中使用的术语“***热量”是指由于压缩诸如制冷剂的工作流体而由压缩机产生的热量。在一实施例中，***热量可以包括来自驱动压缩机的马达的热量。
内部热交换器可以包括单个或多个通道。(一个或多个)通道可部分地或整体地设置或形成在压缩机组件的表面上或主体内。该组件可用于传递***热量，以将返回到压缩机的润滑剂中的制冷剂沸腾掉。
在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地在压缩机的组件的主体内延伸。在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地集成到压缩机组件的主体(例如壁)中。
在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地延伸到压缩机的组件的表面上。在一实施例中，内部热交换器可部分地或整体地集成到压缩机的组件的表面上或集成到压缩机的组件的表面中。该表面可以包括接口表面或非接口表面。在一实施例中，接口表面可以是诸如轴承壳体到转子壳体的配合部件之间的机加工表面。在一实施例中，非接口表面可以具有盖和螺栓。在一实施例中，表面可以是组件的面。“面”是指压缩机的组件的任何平坦表面。
压缩机的组件可以是压缩机的能够容纳内部热交换器的(一个或多个)通道并且能够传递足够的***热量的任何部件。在一实施例中，该组件可以是暴露于排放温度的部件。在一实施例中，该组件可以是其温度大于压缩机的吸入温度的部件。在一实施例中，该组件可以是靠近或接近压缩机排放端口的部件。在一实施例中，压缩机的组件可以包括但不限于轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体和/或***。
在一实施例中，内部热交换器的(一个或多个)通道可部分地或整体地设置在压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的铸件内。压缩机的轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的铸件可容纳(一个或多个)通道并传递***热量。在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地在轴承壳体、转子壳体或马达壳体的铸件的底部内延伸。
在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地设置在压缩机的轴承盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的表面上。在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地在压缩机的轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的铸件的接口上延伸。在一实施例中，(一个或多个)通道可部分地或整体地设置在压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的铸件的面上。
(一个或多个)通道可以部分地或整体地是机械加工的(一个或多个)通道。
(一个或多个)通道可以部分地或整体地通过任何合适的方式形成，包括但不限于铸造、蚀刻、钻孔、铣削、改装、焊接或其组合。
在一实施例中，(一个或多个)通道可以部分地或整体地但不限于在压缩机的轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***内铸造。在一实施例中，(一个或多个)通道部分地或整体地是在压缩机的轴承壳体、轴承盖、转子壳体、马达壳体或***的铸件内钻出的(一个或多个)孔。在一实施例中，(一个或多个)通道可以部分地或整体地在压缩机的轴承壳体盖、轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的表面上铣削。
轴承壳体可设置在排放压缩的热制冷剂的排放端处或附近。在某些情况下，例如，轴承壳体的铸件的温度可能高于转子壳体和马达壳体的铸件的温度。
内部热交换器的(一个或多个)通道可以被配置为任何类型的流动布置。在一实施例中，内部热交换器可被配置为包括单通通道或多通。在一实施例中，内部热交换器可以被配置为包括多个平行的单通通道。
(一个或多个)通道部分地或整体地可以采用任何合适的配置，例如几何形状，其可以将足够的***热量传递给在其中流动的润滑剂。该配置可以包括但不限于蛇形、直线和/或曲线配置。在一实施例中，(一个或多个)通道可被配置为形成一个或多个蛇形单通通道。在一实施例中，(一个或多个)通道可被配置为形成一个或多个蛇形多通通道，使得润滑剂可以多次来回流动以提高传热效率。
压缩机可以是***的组件。在一实施例中，该***可以是HVACR***。除了包含内部热交换器的压缩机之外，HVACR***可以包括润滑剂源和减压装置。在一实施例中，润滑剂源可以是润滑剂分离器。润滑剂分离器可以接收从压缩机排放的压缩制冷剂，然后将润滑剂与压缩气态制冷剂分离。减压装置可以降低从润滑剂分离器接收的润滑剂的压力，使得润滑剂中的至少一部分制冷剂由于压力损失而蒸发。润滑剂可以被输送到内部热交换器，以进一步提高粘度。因此，润滑剂分离器、减压装置和内部热交换器可构成用于精炼要循环回到压缩机的润滑剂的路径。
润滑剂分离器可以设置在压缩机的上游或下游。在一实施例中，润滑剂分离器流体地设置在压缩机和冷凝器之间。在一实施例中，润滑剂分离器设置在压缩机的上游。
润滑剂分离器可以是本领域已知的具有用于将润滑剂与制冷剂分离的机构的任何合适的装置。在一实施例中，润滑剂分离器可以是油罐或贮存器。润滑剂分离器可以是专用或非专用装置。在一实施例中，油贮存器被放置在压缩机的上游，用于将润滑剂与制冷剂分离。在一实施例中，HVACR***的制冷剂回路的蒸发器可用作非专用润滑剂分离器。
减压装置可设置在压缩机内或压缩机外部。在一实施例中，减压装置设置在压缩机内。在一实施例中，减压装置设置在压缩机外部。
减压装置可包括但不限于压力调节器或膨胀装置。在一实施例中，减压装置是孔口。在一实施例中，减压装置可以是诸如膨胀阀的膨胀器。在一实施例中，减压装置可以是HVACR***的制冷剂回路的膨胀装置。
一种使用内部热交换器、压缩机或***来提高要循环回压缩机中的润滑剂的粘度的方法，可以包括通过减压装置降低含有制冷剂的润滑剂的压力以及用***热量在压缩机的内部热交换器中加热含有制冷剂的润滑剂，从而得到精制润滑剂。
在一实施例中，该方法可进一步包括将从压缩机排放的制冷剂-润滑剂混合物引导至润滑剂分离器。
在一实施例中，该方法可进一步包括将包含制冷剂的润滑剂从润滑剂分离器引导至减压装置。
在一实施例中，该方法可进一步包括将包含制冷剂的润滑剂从减压装置引导至压缩机的内部热交换器。
在一实施例中，该方法可进一步包括将润滑剂从内部热交换器引导至压缩机的轴承的腔。
此处的内部热交换器、***和方法可以在不使用贮槽的情况下将返回到压缩机的润滑剂的粘度提高到期望的水平。贮槽是一种既可以接收从润滑剂分离器分离的润滑剂、也可以接收直接来自压缩机(例如轴承)的热润滑剂的装置。热润滑剂加热从贮槽中的润滑剂分离器分离的润滑剂，因此润滑剂中的一部分制冷剂可以被煮沸掉。然而，贮槽会增加***的复杂性和成本。
图20示出了制冷***6001的示意图，利用该制冷***6001可以实践如本文所公开的实施例。制冷***6001为通过利用压缩机中产生的***热量来提高返回到压缩机的润滑剂的粘度提供了益处。润滑剂可以被循环以例如润滑、密封和冷却压缩机6100内的运动表面。
参照图20，制冷***6001可以包括压缩机6100、润滑剂分离器6200、冷凝器6300、膨胀装置6400以及蒸发器6500。在一实施例中，润滑剂分离器6200可以不存在或者可以包括在制冷***6001的不同位置处。压缩机6100可包括轴承6102、转子6104、内部热交换器6106以及减压装置6108。内部热交换器6106设置在压缩机6100内。内部热交换器6106与轴承6102的腔和减压装置6108流体连通。减压装置6108还与润滑剂分离器6200流体连通。润滑剂分离器6200还与压缩机6100和冷凝器6300流体连通。润滑剂分离器6200、减压装置6108和内部热交换器6106可构成将润滑剂循环回压缩机6100的返回路径。
在操作中，压缩机6100压缩气态制冷剂。压缩气态制冷剂与润滑剂一起作为高压制冷剂-润滑剂混合物排放。压缩机6100然后通过管线6010将高压过热的制冷剂-润滑剂混合物输送到润滑剂分离器6200。润滑剂分离器6200在高压下将润滑剂与压缩气态制冷剂分离。在一实施例中，润滑剂分离器6200可以包括油贮存器。即使在分离之后，润滑剂也可能含有相当量的制冷剂，这会降低润滑剂的粘度。结果，润滑剂可能没有足够的粘度来润滑包括轴承6102的压缩机6100的运行表面。
如果在高压下来自润滑剂分离器6200的润滑剂直接在低压下循环到轴承6102中，则一定比例的制冷剂可能从润滑剂中蒸发。然而，这不会将润滑剂的粘度增加到足够的水平。
在图20所示的实施例中，返回压缩机6100的润滑剂的粘度可以通过降低压力和增加润滑剂的温度来改善。
来自润滑剂分离器6200的润滑剂通过通道6016进入减压装置6108。减压装置6108降低润滑剂的压力，并且润滑剂中的一定比例的制冷剂由于压力损失而蒸发。制冷剂的蒸发也降低了润滑剂的温度。在一实施例中，减压装置6108是孔口。在一实施例中，减压装置6108可以是膨胀阀。在一实施例中，减压装置6108可以是膨胀器。
减压后，来自减压装置6108的润滑剂通过管线6020进入内部热交换器6106。内部热交换器6106可利用在压缩机6100中产生的***热量来增加润滑剂的温度，从而可将额外比例的制冷剂从润滑剂中驱出以进一步提高粘度。在一实施例中，内部热交换器6106吸收压缩机6100中的***热量以沸腾掉润滑剂中包含的制冷剂。在一实施例中，减压装置6108被配置为尽可能地降低润滑剂的压力。
内部热交换器6106可以与压缩机6100内的组件集成。内部热交换器6106可以包括润滑剂流动的(一个或多个)通道。内部热交换器6106的(一个或多个)通道可部分地或整体地集成在例如压缩机6100的轴承壳体组件、转子壳体、马达壳体或***的表面内或表面上。
内部热交换器6106的(一个或多个)通道部分地或整体地可以是机械加工的(一个或多个)通道。在一实施例中，可部分地或整体地在压缩机6100的轴承壳体、转子壳体或马达壳体的底部中钻出(一个或多个)通道。在一实施例中，可部分地或整体地在压缩机6100的轴承壳体、转子壳体或马达壳体的底部中铸造(一个或多个)通道。
在一实施例中，可在压缩机6100内的表面(例如接口表面)上铣削内部热交换器6106的(一个或多个)通道。在一实施例中，可在压缩机6100的轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***的接口表面上铣削(一个或多个)通道。
在一实施例中，可以控制热交换器6106和/或减压装置6108中润滑剂的流率，以优化向润滑剂的热传递和/或润滑剂的减压，实现优异的脱气和升温性能。在一实施例中，流量可以通过使用电磁阀或其它调节阀或流量控制方法来控制。在一实施例中，流量可以通过压缩机操作行参数定义的逻辑来控制，以优化流动和热传递。
可选地润滑剂可通过与来自压缩机6100(例如轴承6102和转子6104)的热润滑剂混合来进一步被加热。在一实施例中，来自压缩机6100的热润滑剂流过管线6021并进入通道6022，以在润滑剂返回到压缩机6100之前进一步蒸发润滑剂中的制冷剂。
进入轴承6102的腔的流体包括气态制冷剂和精制润滑剂。精制润滑剂是液体。进入轴承6102的腔的流体是两相流体。精制润滑剂和气态制冷剂均可进入轴承6102的腔内。在一实施例中，气态制冷剂通过例如内部润滑剂分离器与精制润滑剂分离，使得精制润滑剂进入轴承6102的腔中。从精制润滑剂分离的气态制冷剂通过管线6024与来自蒸发器6500的制冷剂合并。在一实施例中，管线6024设置有流动调节器6023，以引导与精制润滑剂分离的气态制冷剂的流动。
从润滑剂分离器6200分离的压缩高压气态制冷剂通过通道6014进入冷凝器6300。在冷凝器6300中，压缩高压气态制冷剂被冷却并冷凝成液相。然后，制冷剂通过管线6018和6019穿过膨胀装置6400并进入蒸发器6500。蒸发器6500中的液体制冷剂蒸发成气相。气态制冷剂然后通过通道6026进入压缩机6100。
图21示出了制冷***6002的另一示意图，利用该制冷***6001可以实践如本文所公开的实施例。
参照图21，压缩机6100压缩气态制冷剂。压缩气态制冷剂与相当量的润滑剂一起从压缩机6100排放，形成压缩高压制冷剂-润滑剂混合物。然后，压缩机6100通过管线6010将压缩高压制冷剂-润滑剂混合物输送到冷凝器6300。压缩高压制冷剂-润滑剂混合物在冷凝器6300中得到冷却，并且该混合物中的气态制冷剂转变为液体制冷剂。然后，冷凝器6300通过管线6018和6019将制冷剂-润滑剂混合物输送到膨胀装置6400和蒸发器6500。膨胀装置6400降低制冷剂-润滑剂混合物的压力，使得液体制冷剂在蒸发器6500中蒸发成气相，从而冷却流过蒸发器6500的空气。在一实施例中，呈液体形式的润滑剂和一些残留的液体制冷剂在蒸发器6500中沉降，形成润滑剂-制冷剂混合物。在一实施例中，膨胀装置6400降低从压缩机6100排放的润滑剂的压力。然后，将该润滑剂-制冷剂混合物通过管线6016输送到可选的减压装置6108以进一步降低润滑剂-制冷剂混合物的压力。因此，额外比例的制冷剂可能由于压力降低而从润滑剂-制冷剂混合物中闪出，这也可能进一步降低润滑剂-制冷剂的温度。在一实施例中，在例如管线6016处提供泵型装置，以将润滑剂-制冷剂混合物朝向内部热交换器6106驱动。泵型装置可以是本领域已知的具有用于泵送润滑剂-制冷剂混合物的机构的任何类型的泵。润滑剂-制冷剂混合物然后通过通道6020输送到内部热交换器6106。热交换器6106进一步从润滑剂-制冷剂混合物沸腾掉制冷剂，以获得具有足够粘度的精制润滑剂，用于润滑和密封压缩机6100内的运行表面。
可选地精制润滑剂可通过与来自压缩机6100(例如轴承6102和转子6104)的热润滑剂混合来进一步被加热。在一实施例中，来自压缩机6100的热润滑剂流过管线6021并进入通道6022，以在精制润滑剂通过通道6022返回到轴承6102的腔之前进一步从精制润滑剂沸腾掉制冷剂。
气态制冷剂和精制润滑剂均可通过通道6022进入轴承6102的腔。
在一实施例中，气态制冷剂与精制润滑剂分离，使得精制润滑剂进入轴承6102中。在一实施例中，分离的气态制冷剂通过管线6024与来自蒸发器6500的气态制冷剂合并，然后通过管线6026进入压缩机6100进行压缩。在一实施例中，管线6024设置有引导与精制润滑剂分离的气态制冷剂的流动的流动调节器6023。
图22示出了压缩机6100的示例，利用该压缩机6100可以实践如本文所公开的实施例。
参照图22，压缩机6100是螺杆压缩机，并且还包括轴承组件6130、转子壳体6140和马达壳体6150。
轴承组件6130包括轴承壳体6132和轴承盖6134。轴承组件6130容纳轴承。诸如制冷剂的压缩工作流体可以通过轴承组件6130排放。轴承组件6130在轴向端部处覆盖转子壳体6140。
转子壳体6140容纳转子6142a和6142b。转子壳体可具有吸入端口6176和排放端口6178。吸入端口6176和排放端口6178与工作室6144流体连通。吸入端口6176和排放端口6178各自可以是轴向端口、径向端口或径向端口和轴向端口的组合。
吸入端口6176可以在吸入压力和吸入温度下接收制冷剂。当压缩机6100将制冷剂从吸入端口6176传送到排放端口6178时，压缩机6100压缩制冷剂。
在一实施例中，马达壳体6150容纳电动马达6152。电动马达6152驱动啮合螺杆转子6142a、6142b。在一实施例中，马达壳体6150可以与转子壳体6140形成一体。
图23示出了根据实施例的内部热交换器6106的一个实施例，该内部热交换器6106包括在压缩机的轴承壳体6132的铸件的底壁内钻孔或铸造的通道。
参照图23，内部热交换器6106的实施例可包括多个通道。在一实施例中，内部热交换器包括设置在压缩机的轴承壳体6132的铸件的底壁内的七个内部通道。七个内部通道是6410、6412、6414、6416、6418、6420以及6422。七个内部通道可以平行布置。应当理解，内部热交换器6106的实施例中的内部通道的数量和布置是示例性的，并且可以是能够传递足够的***热量以从润滑剂中沸腾掉制冷剂的其他数量和/或布置。
七个通道可以通过包括通道6413、6417和6421的其它通道构造为蛇形七通通道，其中在一实施例中，通道6410是入口，通道6422是出口。蛇形七通通道允许润滑剂来回流动七次，从而吸收***热量以去除润滑剂中含有的制冷剂。这样，润滑剂可以变得精制具有足够的粘度来润滑和密封压缩机内的运行表面。应当理解，七个内部通道可以被配置为任何其他流动配置，而不特别限于蛇形七通通道。在一实施例中，七个内部通道6410、6412、6414、6416、6418、6420以及6422可被配置成形成多个平行单通通道。
通道6422与通道6430流体连通。通道6430进一步与通道6435流体连通，通道6435与压缩机的轴承的腔流体连通。通道6435可接收来自通道6422的流体，并将流体传递到压缩机的轴承6102的腔。
每个通道的长度没有特别限制，但可以取决于所需的流率和温升。在一实施例中，通道6410、6412、6414、6416、6418、6420以及6422中的每一个的长度可以为或约为6020英寸的长度。因此，蛇形七通通道的总长度为或约为6140英寸。应当理解，可以选择任何其它合适长度的通道以传递足够的热量以从润滑剂中沸腾掉制冷剂。
在一实施例中，通道可以通过例如机械加工形成。通道可以通过任何合适的方式制造，包括但不限于钻孔、铸造、蚀刻、改装等。
轴承壳体6132的底壁可具有用于容纳通道的足够厚度。在一实施例中，通道可以部分地或整体地通过在压缩机的轴承壳体6132的底壁内铸造孔来制造。在一实施例中，除了铸造和/或钻孔之外，还可以通过铣削和/或改造来部分地或整体地制造通道。应当理解，图23所示的上述实施例仅仅是一个示例。可以在压缩机的轴承壳体、转子壳体或马达壳体的任何合适位置加工通道，这取决于它们的形状、尺寸和设计，如果该位置能够容纳通道并且能够提供足够的***热量以从润滑剂中沸腾掉制冷剂。
图24示出了根据实施例的内部热交换器6106的一个实施例，该内部热交换器6106包括设置在压缩机的轴承壳体的表面上的表面通道6510和6520。
参照图24，内部热交换器6106的实施例包括设置在压缩机的轴承壳体组件的表面上的通道6510和6520。在一实施例中，在压缩机的轴承壳体的表面上铣削出通道6510和6520。在一实施例中，通道6510和6520设置在压缩机的轴承壳体的接口表面上。在一实施例中，接口可以是轴承壳体和转子壳体之间的接口表面。应当理解，内部热交换器6106的实施例可以包括一个(1)或多于两个(2)通道。
两个通道6510和6520与减压装置6108流体连接。在一实施例中，两个通道6510和6520还可以分别与压缩机的轴承壳体的接口表面下方的通道6530和6540流体连接。在一实施例中，通道6530和6540可进一步与压缩机的轴承的腔流体连通。
通道6510和6520可以具有蛇形形状。内部热交换器6106的实施例吸收压缩机的***热量以沸腾掉润滑剂中的液体制冷剂。这样，润滑剂在进入压缩机的轴承6102之前变得精制具有优良的粘度。
应当理解，图24所示的实施例是一个示例。在一实施例中，通道6510和6520可设置在压缩机的转子壳体、***或马达壳体的表面上。
在轴承壳体组件的表面上铣削出通道6510和6520。应当理解，通道6510和6520也可以通过任何其它合适的方式来制造，例如蚀刻、焊接等。在一实施例中，在轴承壳体组件内钻出通道6530和6540。应当理解，通道6530和6540也可以通过任何其它合适的方式来制造，诸如例如铸造。
方面：
方面1-6中的任一方面可以与方面7-9中的任一方面组合，并且方面1-9中的任一方面可以与方面10组合。应当理解，方面1-10中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种包括内部热交换器的压缩机，其中所述内部热交换器与所述压缩机的轴承流体连通。
方面2、根据方面1所述的压缩机，其中，所述内部热交换器与减压装置流体连接。
方面3、根据方面1-2所述的压缩机，其中，所述内部热交换器包括在所述压缩机的轴承壳体、转子壳体、马达壳体或***内延伸的通道。
方面4、根据方面1-3所述的压缩机，其中，所述内部热交换器包括设置在所述压缩机的轴承壳体、马达壳体或***的表面或接口表面上的(一个或多个)通道。
方面5、根据方面1-4所述的压缩机，其中，所述内部热交换器包括在所述压缩机的轴承壳体、马达壳体或***内铸造或钻孔的(一个或多个)通道。
方面6、根据方面1-4所述的压缩机，其中，所述内部热交换器包括在所述压缩机的轴承壳体组件、马达壳体或***的表面或接口表面上铣削的(一个或多个)通道。
方面7、一种加热、通风、空调和制冷(HVACR)***，包括方面1-6的压缩机。
方面8、根据方面7所述的HVACR***，其中，所述HVACR***还包括润滑剂分离器，所述润滑剂分离器接收从所述压缩机排放的流体并将润滑剂与所述流体分离。
方面9、根据方面8所述的HVACR***，其中，所述润滑剂分离器与减压装置流体连通，并且所述减压装置与所述内部热交换器流体连通。
方面10、一种提高返回到方面1-9的压缩机以供重新使用的润滑剂的粘度的方法，包括：通过减压装置降低润滑剂-制冷剂混合物的压力和温度；以及在压缩机的内部热交换器中加热润滑剂-制冷剂混合物，其中减压装置从润滑剂-制冷剂混合物中蒸发出一部分制冷剂，内部热交换器吸收压缩机中的***热量，以从润滑剂-制冷剂混合物中沸腾掉另一部分制冷剂。
本公开涉及一种压缩机内的内部热交换器、一种***和一种用于提高要循环回到压缩机中的润滑剂的粘度的方法。内部热交换器与减压装置流体连通，所述减压装置接收从来自压缩机排放的制冷剂-润滑剂混合物分离的润滑剂。减压装置降低润滑剂的压力，使润滑剂中的一定比例制冷剂随着温度的下降而蒸发。润滑剂然后流过内部热交换器，这样润滑剂中另一比例的制冷剂就可以被沸腾掉，从而得到精制润滑剂。精制润滑剂进入压缩机轴承的腔中以重新使用。
吸入管线热交换器(图25–图27)
本发明涉及一种包括用以增加压缩机的排放过热度的吸入管线热交换器的制冷回路。
吸入管线热交换器可以允许离开制冷回路的冷凝器的相对热的液体与离开制冷回路的蒸发器的相对冷的气体进行热交换。这种热交换可以提高在制冷回路的压缩机的吸入端口处接收的工作流体的温度。吸入温度增加又会导致压缩机排放的排放过热度增加。增加排放过热度可以改善油分离和回收并减少与润滑剂溶解在制冷剂中相关的问题，特别是对于具有改进效率的压缩机设计和诸如R1234ze的低全球变暖潜能值(低-GWP)制冷剂。
在一实施例中，制冷回路包括压缩机、冷凝器、膨胀器、蒸发器以及吸入管线热交换器。吸入管线热交换器被配置为在接收作为离开冷凝器，在膨胀器之前的液体的工作流体的液体侧和接收作为离开蒸发器，在压缩机之前的气体的工作流体的气体侧之间进行热交换。液体侧包括外壳，气体侧包括延伸穿过外壳的多个管。吸入管线热交换器被配置为使得压缩机的排放具有3.3℃或约3.3℃或大于3.3℃的排放过热度。
在一实施例中，制冷剂回路还包括在吸入管线热交换器的多个管和压缩机之间的节流阀。
在一实施例中，外壳具有1米或约1米的长度，并且外壳具有介于200毫米(mm)或约200mm和220mm或约220mm之间的直径。多个管包括介于55个或约55个和介于65个或约65个之间的管，并且多个管中的每一个具有介于15mm或约15mm和18mm或约18mm之间的内径。
在一实施例中，吸气管线热交换器的气体侧的压降对于制冷剂R1234ze为10千帕或约10千帕或小于10千帕。
在一实施例中，离开吸入管线热交换器气体侧的气体温度比进入吸入管线热交换器气体侧的气体温度高1.5℃或约1.5℃。
在一实施例中，制冷回路还包括外壳内的多个挡板。每个挡板包括与外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域。在一实施例中，开放区域包括由连续周边限定的区域的30％或约30％。
在一实施例中，外壳包括多个纵向挡板，每个纵向挡板延伸外壳的长度并从外壳的内表面延伸到多个管中的一个。
在一实施例中，吸入管线热交换器实施例包括液体侧，该液体侧包括连接到制冷回路的冷凝器的入口、连接到制冷回路的膨胀器的出口以及定义内部空间的外壳。所述吸入管线热交换器还包括气体侧，该气体侧包括：连接到制冷回路的蒸发器的入口；将入口连接到多个管的入口集管，多个管从外壳的一端延伸穿过内部空间到外壳的相对端，以及将所述多个管连接到出口的出口集管。吸入管线热交换器被配置为增加制冷剂回路的压缩机的排放过热度，使得排放过热度为3.3℃或约3.3℃或大于3.3℃。
在一实施例中，外壳具有1米或约1米的长度，并且外壳具有介于200毫米(mm)或约200mm和220mm或约220mm之间的直径。多个管包括介于55个或约55个和介于65个或约65个之间的管，并且多个管中的每一个具有介于15mm或约15mm和18mm或约18mm之间的内径。
在一实施例中，吸气管线热交换器的气体侧的压降对于制冷剂R1234ze为10千帕或约10千帕或小于10千帕。
在一实施例中，存在每个管都连接到入口集管的倒角、以及每个管都连接到出口集管的倒角。
在一实施例中，吸入管线热交换器还包括外壳内的多个挡板。每个挡板包括与外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域。在一实施例中，开放区域包括由连续周边限定的区域的30％或约30％。
在一实施例中，外壳包括多个纵向挡板，每个纵向挡板延伸外壳的长度并从外壳的内表面延伸到多个管中的一个。
在一实施例中，一种增加制冷剂的过热度的方法包括将相对热的液体制冷剂从冷凝器引导至吸入管线热交换器；将相对冷的气态制冷剂从蒸发器引导至吸入管线热交换器；使用吸入管线热交换器在相对热的液体制冷剂和相对冷的气态制冷剂之间执行热交换，以增加相对冷的气态制冷剂的热量以获得加热的气态制冷剂；以及将加热的气态制冷剂引导至压缩机的吸入端口，其中压缩机对加热的气态制冷剂进行加热加压，从而得到过热的气态制冷剂。
压缩机效率的改进可以减少压缩机的过热。反过来，这会导致油分离的困难并增加工作流体中的油饱和度问题。在工作流体进入压缩机之前，在吸入管线处的热交换器加热工作流体会导致压缩机的排放过热，从而改善油分离。此外，即使在较低的容量下，这也可以通过确保足够的性能和润滑剂分离来增加操作图的可用部分。
图25示出了根据实施例的包括吸入管线热交换器的回路。图25所示制冷回路2500包括压缩机2502、冷凝器2504、吸入管线热交换器2506、膨胀装置2508、蒸发器2510以及可选的节流阀2512。
压缩机2502是与制冷回路2500连接的压缩机。压缩机2502可以是例如螺杆压缩机，其中形成压缩室并且通过两个转子的旋转和每个转子上的凸角的接合来压缩诸如工作流体的流体。压缩机2502可包括一个或多个润滑轴承，例如该轴承可以支撑并允许压缩机的组件(诸如螺杆压缩机的转子)旋转。压缩机2502可以是例如这里描述的任何压缩机实施例。压缩机2502具有定义其在压缩机的饱和吸入温度和饱和排放温度上的操作范围的操作图。压缩机2502可以具有操作所需的最小吸入压力。压缩机2502的排放在制冷回路2500操作期间压缩机2502在其中操作的整个操作图上可具有至少为3.3℃或等于或约3.3℃的排放过热度。在一实施例中，压缩机2502的排放过热度在3.3℃或约3.3℃至25℃或约25℃的范围内。在一实施例中，压缩机2502需要在从1.35巴或约1.35巴到5.13巴或大约5.13巴的范围内的吸入压力。
冷凝器2504位于压缩机2502的下游。冷凝器2504是制冷回路的组件，其中由压缩机2502压缩的工作流体排出热量。冷凝器2504从压缩机2502接收处于加热和压缩状态的工作流体。冷凝器2504允许加热和压缩工作流体排出热量。
吸入管线热交换器2506允许离开冷凝器2504的工作流体和离开蒸发器2510的工作流体之间的热交换。离开冷凝器2504的工作流体处于比离开蒸发器2510的工作流体相对更高的温度。吸入管线热交换器2506中的热交换加热来自蒸发器2510的工作流体，然后该工作流体传递到压缩机2502。吸入管线热交换器2506中的热交换还冷却来自冷凝器2504的工作流体，然后该工作流体传递到压缩机2508。吸入管线热交换器2506可包括多个管、外壳和外壳内的一个或多个挡板，其详述如下并在图26A、26B和27中示出。吸入管线热交换器2506可以被配置为提供足以保持制冷回路2500的冷却能力的过冷度，而没有工作流体跨吸入管线热交换器2506的过度压降。过冷度和压降值对于特定制冷剂回路2500的设计可能是特定的。在一实施例中，离开吸入管线热交换器2506的气体侧的气体的温度可以在0℃或约0℃到20℃或约20℃的范围内。在一实施例中，吸入管线热交换器中的气体加热可导致压缩机的排放过热度增加至少1.5℃或等于或约1.5℃。在一实施例中，吸入管线热交换器2506中的过冷度可以是至少33kW或33kW或约33kW。
膨胀装置2508是配置成使通过的工作流体膨胀的装置。膨胀使工作流体的温度显著降低。在一实施例中，膨胀装置2508可以是膨胀器，诸如膨胀阀、膨胀板、膨胀容器、孔口等、或其他这种类型的膨胀机构。应当理解，膨胀装置2508可以是本领域中用于使工作流体膨胀从而使工作流体温度降低的任何类型的膨胀器。
蒸发器2510提供离开膨胀装置2508的工作流体与另一流体之间的热交换。在蒸发器2510中，工作流体从另一流体吸收热量，从而蒸发工作流体。离开蒸发器2510的工作流体然后行进到吸入管线热交换器2506。
可选地，节流阀2512可包括在吸入管线热交换器2506和压缩机2502之间。在一实施例中，节流阀2512不包括在制冷回路2500中，并且吸入管线热交换器2506可以直接连接到压缩机2502的吸入处。节流阀2512可以控制进入压缩机2502的吸入端口的工作流体的流动，例如以维持蒸发器2510和压缩机2502的吸入端口之间的适当压力。
图26A示出了根据实施例的吸入管线热交换器2600的透视图。图26B示出了根据图26A所示实施例的吸入管线热交换器2600的侧视图。在图26A中，省略了外壳2602，使得热交换器的内部的部件是可见的。在图26B中，管2608从剖面图中省略，而外壳2602包括在内。
吸入管线热交换器2600包括外壳2602，其被剖切示出以允许吸入管线热交换器2600的内部可见。壳体2602具有入口2604和出口2606，以及连接到入口集管2610和出口集管2612的多个管2608。入口集管2610连接到入口2614，出口集管2612连接到出口2616。挡板2618可包括在外壳2602内并围绕管2608。吸入管线热交换器2600还可以包括纵向挡板2620。
吸入管线热交换器2600可以被配置为提供足以保持制冷回路的冷却能力的过冷度，而没有工作流体跨吸入管线热交换器2600的过度压降。在一实施例中，由吸入管线热交换器2600提供的过冷度可以是至少33kW或33kW或约33kW。例如，穿过管2608的流体的加热足以使得接收流体的压缩机的排出过热度例如在压缩机的整个操作图上至少为3.3℃或等于3.3℃或约3.3℃。在一实施例中，吸入管线热交换器2600使穿过管2608的气体的温度增加至少1.5℃或等于1.5℃或约1.5℃。在一实施例中，压降使得离开吸入管线热交换器2600的流体具有大于压缩机的最小吸入压力的压力。在一实施例中，穿过吸入管线热交换器2600的相对冷的气体的压降为10kPa或约为10kPa或小于10kPa。该配置可包括以下参数：包括管2608的数量和直径、外壳2602的长度、诸如锥形入口和出口集管2610、2612的特征、每个管2608的入口的倒角等。
外壳2602从制冷回路中的第一点接收工作流体，例如上面描述并在图25示出的制冷回路2500。在一实施例中，由外壳2602接收并传送通过壳2602的工作流体是从冷凝器接收的相对热的液体，例如上文讨论的和图25中所示的冷凝器2504。在一实施例中，外壳2602的长度和/或直径基于例如HVACR单元中的一个或多个可用空间、吸入管线热交换器2600处的期望热交换、以及分别在外壳2602和管2608内的流体的温度、密度和/或流率。在一实施例中，外壳2602的长度为或约为1米。在一实施例中，外壳2602的长度为或约为1006mm。在一实施例中，外壳2602具有介于200mm或约200mm和220mm或约220mm之间的外径。在一实施例中，外壳2602具有介于195mm或约195mm至202mm之间的内径。
外壳2602具有入口2604和出口2606。入口2604是与热液体源诸如制冷剂回路的冷凝器(诸如冷凝器2504)流体连通的入口。一旦流体与管2608中的流体进行了热交换，出口2606就允许流体离开外壳2602。出口2606可以与包括在制冷回路中的膨胀器流体连通，诸如上面描述并在图25中示出的膨胀装置2508。在一实施例中，外壳2602、入口2604和出口2606形成吸入管线热交换器2600的液体侧。
多个管2608延伸穿过外壳2602。管2608与外壳2602的内部密封，使得管2608中的流体不能与外壳2602内的流体混合。可以基于定义流体之间充分热交换的值以及流体的特性(包括例如它们的温度、流率、密度等)来选择管的数量。外壳2602的尺寸可能受管2608的数量和尺寸的影响。在一实施例中，吸入管线热交换器2600包括61个管2608。管2608的长度和直径可被选择成允许在吸入管线热交换器2600内进行充分的热交换。在一实施例中，可以基于用作工作流体的一种或多种制冷剂来定义充分的热交换，诸如例如，R1234ze、在连接到吸入管线热交换器2600的压缩机中使用的润滑剂、压缩机的操作图、压缩机流量、压缩机效率、操作图的部分的排放过热，以及进入外壳2602的相对热的液态的工作流体和进入管2608的相对冷的气态状态的工作流体的温度。管2608由允许外壳2602中的流体与每个管2608中的流体之间的热传递的导热材料制成。在一实施例中，管由铜制成。在一实施例中，基于其它参数来选择管的材料，诸如管2608和/或外壳2602的长度、流体流过外壳2602和/或管2608的速率、外壳2602和管2608中的每一个中的流体的温度等中的一个或多个，从而允许在吸入管线热交换器2600内进行充分的热交换。在一实施例中，每个管2608的长度与外壳2602的长度相同。在一实施例中，每个管2608的长度为或约为1米。在一实施例中，每个管2608的外径从18mm或约18mm到19mm或约19mm。在一实施例中，每个管2608的壁的厚度在2.3mm或约2.3mm和2.6mm或约2.6mm之间。在一实施例中，每个管2608的内径在15.4mm或约15.4mm和16.7mm或约16.7mm之间。
管2608各自连接到入口集管2610并且还连接到出口集管2612。入口集管2610连接到入口2614，出口集管2612连接到出口2616。在一实施例中，入口集管2610在形状上通常是圆锥形和倒角的，在入口2614处具有较小的直径并且在外壳2602处具有较大的直径。在一实施例中，出口集管2616在形状上通常是圆锥形和倒角的，在出口2616处具有较小的直径并且在外壳2606处具有较大的直径。
在一实施例中，在入口集管2610处接收并被分成流过多个管2608的工作流体是从包括吸入管线热交换器2600的制冷回路的蒸发器接收的相对冷的气体。相对冷的气体的温度低于在外壳2602处接收并穿过外壳2602的相对热的液体的温度。在一实施例中，在每个管2608与入口集管2610相遇处存在倒角，以促进流入每个管2608并减少压降。
出口集管2612从管2608接收作为气体的工作流体，该气体已经通过与外壳2602中相对热的液体进行热交换而被加热。每个管2608都与出口集管2612相连，在那里来自管的流合并并被传送到出口2616。在一实施例中，在每个管2608连接出口集管2612的情况下，管具有朝向出口集管2612扩展的倒角表面以促进从管2608流入出口集管2612并减少压降。
出口2616允许从入口2614进入并被引导通过管2608的工作流体离开吸入管线热交换器2600。在一实施例中，出口2616连接到制冷回路的压缩机的吸入端口。在出口2616处，工作流体具有比在吸入管线热交换器2600的入口2614处更高的温度。与缺少吸入管线热交换器2600的其他等效制冷回路中的工作流体相比，一旦工作流体被压缩机压缩并排放，相对加热的工作流体可导致增加的排放过热度。在一实施例中，管2608、入口集管2610、出口集管2612、入口2614以及出口2616形成吸入管线热交换器2600的气体侧。
挡板2618可包括在外壳2602内并围绕管2608。在一实施例中，两个挡板2618位于外壳2602内。挡板2618被配置为部分地阻碍和/或改变通过外壳2602的流动。通过挡板2618的流体流过外壳2602的方向可以改善外壳2602内的流体和管2608中的流体之间的热交换。在包括多个挡板的实施例中，每个挡板可以不同地定向，使得当在外壳2602的纵向方向上观察时允许流体穿过每个挡板2618的区域彼此不重叠或仅部分地彼此重叠。挡板2618的至少一部分围绕吸入管线热交换器2600的管2608的一部分，使得流体不能在那些管2608和挡板2618之间穿过。在一实施例中，挡板2618是根据下面描述和图27示出的挡板2800的设计。
纵向挡板2620也可以设置在外壳2602内。纵向挡板2620可以延伸外壳2602的内表面的全部长度或小于其全部长度。纵向挡板2620和挡板2618可以限制或减少在外壳2602的壁处绕过管2608的流体流的量。在一实施例中，提供两个纵向挡板2620。在一实施例中，纵向挡板位于外壳2602内彼此相对的位置。纵向挡板2620可以在这些挡板内形成的凹口处穿过挡板2618。纵向挡板2620可各自从外壳2602的内表面延伸到多个管2608之一的外表面。在一实施例中，每个纵向挡板2620从外壳2602的内表面延伸到多个管2608中最近的管。在一实施例中，纵向挡板2620还有助于对齐和定位吸入管线热交换器2600的其它部件。虽然纵向挡板2620显示在吸入管线热交换器2600中，但纵向挡板2620可包括在任何合适的壳管式设计热交换器中。
图27示出了根据实施例的热交换器挡板2700。在一实施例中，热交换器挡板2700中的一个或多个可以包括在吸入管线热交换器中，例如上面描述并在图25和26中示出的吸入管线热交换器2600。
热交换器挡板2700通常包括对应于热交换器外壳的内部形状的连续周边2702，例如上面描述并在图26A和26B中示出的外壳2602。热交换器挡板2700包括流体通道2704，以及对应于流体通道2702外部的管的尺寸、形状和位置的通道2706，例如上面所述并在图26A和26B中示出的管2608。热交换器挡板2700还可以包括被配置为容纳纵向挡板的槽口2708，例如上面描述并在图26A和26B示出的纵向挡板2620。
连续周边2702沿着其中安装有热交换器挡板2700的热交换器的外壳的表面。连续周边2702被配置为使得它围绕外壳内的热交换器的所有管，诸如例如，上面描述并在图26A和26B中示出的全部多个管2608。连续周边2702可以被配置为匹配外壳的内径，例如上面描述并在图26A和26B中示出的外壳2602。
流体通道2704是位于连续周边2702内的开口，允许流体从挡板2700的一侧流到另一侧。流体通道2704可以在连续周边2702内，使得它完全被阻碍流体流动的热交换器挡板2700的部分包围。在一实施例中，流体通道2704具有大致五边形的形状。在一实施例中，流体通道2704具有圆角。在一实施例中，流体通道2704的周边包括形成在其中的一个或多个凹部，该一个或多个凹部对应于热交换器的管，例如管2608，其将与流体通道2704的周边相交。在一实施例中，流体通道2704。在一实施例中，流体通道2704的区域在由连续周边2702限定的区域的25％或约25％和35％或约35％之间。在一实施例中，流体通道2704的区域为由连续周边2702限定的区域的30％或约30％。
每个通道2706围绕热交换器的管之一，例如上面描述并在图26A和26B中示出的管2608。在一实施例中，通道的尺寸使得它们接触管2608并且不提供允许管2608的外部和热交换器挡板2700之间的流体流动的空间。在一实施例中，通道2706的数量可以是流体通道2704外部的管2608的数量。
槽口2708形成在热交换器挡板2700的连续周边2702中，其位置对应于任何纵向挡板位于外壳内表面上的位置。纵向挡板可以是例如上面描述的并在图26A和26B中示出的纵向挡板2620。在一实施例中，形成在热交换器挡板2700中的槽口2708可以被配置为与形成在纵向挡板中的对应槽口接合。
在吸入管线热交换器中包括多个热交换器挡板2700的情况下，热交换器挡板2700的流体通道2704可以彼此偏移，使得相应的流体通道2704彼此不对齐。在一实施例中，热交换器挡板2700的流体通道2704与阻碍流体流动的相邻热交换器挡板的一部分对齐。在一实施例中，流体通道2704彼此相对，例如，具有朝向外壳底部的第一挡板的流体通道2704和朝向外壳顶部的第二挡板的流体通道2704。
方面：
方面1-8中的任一方面可以与方面9-13中的任一方面以及方面14和15中的任一方面组合，并且方面9-13中的任一方面可以与方面14和15中的任一方面组合。应当理解，方面1-15中的任一方面可以与本文所述的任何其它方面组合。
方面1、一种制冷剂回路，包括：
压缩机；
冷凝器；
膨胀器；
蒸发器；以及
吸入管线热交换器，其被配置为在接收作为离开冷凝器，在膨胀器之前的液体的工作流体的液体侧和接收作为离开蒸发器，在压缩机之前的气体的工作流体的气体侧之间进行热交换，其中液体侧包括外壳，气体侧包括延伸穿过外壳的多个管，
其中吸入管线热交换器被配置为使得压缩机的排放具有3.3℃或约3.3℃或大于3.3℃的排放过热度。
方面2、根据方面1所述的制冷剂回路，还包括在吸入管线热交换器的多个管和压缩机之间的节流阀。
方面3、根据方面1-2中任一方面所述的制冷剂回路，其中：
外壳具有1米或约1米的长度，
外壳具有介于200毫米(mm)或约200mm和220mm或约220mm之间的直径。
所述多个管包括介于55个或约55个和65个或约65个之间的管，并且
多个管中的每一个具有介于15mm或约15mm和18mm或约18mm之间的内径。
方面4、根据方面1-3中任一方面所述的制冷剂回路，其中，对于制冷剂R1234ze，跨吸入管线热交换器气体侧的压降为10kPa或更小。
方面5、根据方面1-4中任一方面所述的制冷剂回路，其中，离开吸入管线热交换器气体侧的气体温度比进入吸入管线热交换器气体侧的气体温度高1.5℃或约1.5℃。
方面6、根据方面1-5中任一方面所述的制冷剂回路，还包括所述外壳内的多个挡板，其中每个挡板包括与外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域。
方面7、根据方面6所述的制冷剂回路，其中，开放区域包括由连续周边限定的区域的30％或约30％。
方面8、根据方面1-7中任一方面所述的制冷剂回路，其中外壳包括多个纵向挡板，每个纵向挡板延伸外壳的长度并从外壳的内表面延伸到多个管中的一个。
方面9、一种吸入管线热交换器，包括：
液体侧，所述液体侧包括：
与制冷回路的冷凝器连接的入口；
与制冷回路的膨胀器连接的出口；以及
限定内部空间的外壳；和
气体侧，所述气体侧包括：
连接到制冷回路的蒸发器的入口；
将入口连接到多个管的入口集管，多个管从外壳的一端延伸穿过内部空间到外壳的相对端；
将所述多个管连接到出口的出口集管，
其中吸入管线热交换器被配置为增加制冷回路的压缩机的排放过热度，使得排放过热度为3.3℃或约3.3℃或大于3.3℃。
方面10、根据方面9所述的吸入管线热交换器，其中，对于制冷剂R1234ze，跨气体侧的压降为10kPa或更小。
方面11、根据方面9-10中任一方面所述的吸入管线热交换器，其中，存在每个管都连接到入口集管的倒角、以及每个管都连接到出口集管的倒角。
方面12、根据方面9-11中任一方面所述的吸入管线热交换器，还包括外壳内的多个挡板，其中每个挡板包括与外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域，开放区域包括由连续周边限定的区域的30％或约30％。
方面13、根据方面9-12中任一方面所述的吸入管线热交换器，其中，外壳包括多个纵向挡板，每个纵向挡板延伸外壳的长度并从外壳的内表面延伸到多个管中的一个。
方面14、一种增加制冷剂过热度的方法，包括：将相对热的液体制冷剂从冷凝器引导至吸入管线热交换器；将相对冷的气态制冷剂从蒸发器引导至吸入管线热交换器；使用吸入管线热交换器在相对热的液体制冷剂和相对冷的气态制冷剂之间执行热交换，以增加相对冷的气态制冷剂的热量以获得加热的气态制冷剂；以及将加热的气态制冷剂引导至压缩机的吸入端口，其中压缩机对加热的气态制冷剂进行加热加压，从而得到过热的气态制冷剂。
方面15、根据方面14所述的方法，其中所述制冷剂是R1234ze。
在本说明书中使用的术语旨在描述特定实施例，而不旨在进行限制。除非另外明确指出，否则术语“一”、“一个”和“该”也包括复数形式。当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包含”时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或增加一个或多个其他更多特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件。
关于前面的描述，应当理解，可以在不脱离本公开的范围的情况下，特别是在所采用的建筑材料以及部件的形状、尺寸和布置方面进行详细的改变。本说明书和所描述的实施例仅是示例性的，本公开的真实范围和精神由所附权利要求指示。

Claims (15)

1.一种制冷剂回路，其特征在于，包括：
压缩机；
冷凝器；
膨胀器；
蒸发器；以及
吸入管线热交换器，所述吸入管线热交换器被配置为在液体侧和气体侧之间进行热交换，所述液体侧接收工作流体作为离开所述冷凝器，在所述膨胀器之前的液体的工作流体，所述气体侧接收作为离开蒸发器，在所述压缩机之前的气体的工作流体，其中所述液体侧包括外壳，以及所述气体侧包括延伸穿过所述外壳的多个管，
其中所述吸入管线热交换器的所述外壳和所述管被配置为向所述管中的流体提供热量使得在所述压缩机的整个操作图上所述压缩机的排放具有3.3℃或约3.3℃或更高的排放过热度。
2.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于，还包括在所述吸入管线热交换器的所述多个管和所述压缩机之间的节流阀。
3.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于：
所述外壳具有1米或约1米的长度、
所述外壳具有介于200mm或约200mm和220mm或约220mm之间的直径、
所述多个管包括介于55个或约55个和65个或约65个之间的管，并且
所述多个管中的每一个具有介于15mm或约15mm和18mm或约18mm之间的内径。
4.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于，对于制冷剂R1234ze，穿过吸入管线热交换器气体侧的压降为10kPa或更小。
5.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于，离开所述吸入管线热交换器的气体侧的气体温度比进入所述吸入管线热交换器的所述气体侧的气体温度高或1.5°C或约1.5℃。
6.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于，还包括所述外壳内的多个挡板，其中所述挡板中的每一个包括与所述外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域。
7.根据权利要求6所述的制冷剂回路，其特征在于，所述开放区域包括由所述连续周边限定的区域的30％或约30％。
8.根据权利要求1所述的制冷剂回路，其特征在于，所述外壳包括多个纵向挡板，每个所述纵向挡板延伸所述外壳的长度并从所述外壳的内表面延伸到所述多个管中的一个。
9.一种吸入管线热交换器，其特征在于，包括：
液体侧，所述液体侧包括：
与制冷回路的冷凝器连接的入口；
与所述制冷回路的膨胀器连接的出口；以及
限定内部空间的外壳；和
气体侧，所述气体侧包括：
连接到所述制冷回路的蒸发器的入口；
将所述入口连接到多个管的入口集管，所述多个管从外壳的一端延伸穿过内部空间到所述外壳的相对端；
将所述多个管连接到出口的出口集管，
其中所述吸入管线热交换器的所述外壳和所述管被配置为加热所述管中的流体以增加所述制冷回路的压缩机的排放过热度，使得在所述压缩机的整个操作图上所述排放过热度为3.3℃或约3.3℃或更高。
10.根据权利要求9所述的吸入管线热交换器，其特征在于，对于制冷剂R1234ze，跨所述气体侧的压降为10kPa或更小。
11.根据权利要求9所述的吸入管线热交换器，其特征在于，存在每个管都连接到所述入口集管的倒角、以及每个管都连接到所述出口集管的倒角。
12.根据权利要求9所述的吸入管线热交换器，其特征在于，还包括所述外壳内的多个挡板，其中所述挡板中的每一个包括与所述外壳的整个内径接触的连续周边和开放区域，所述开放区域包括由所述连续周边限定的区域的30％或约30％。
13.根据权利要求9所述的吸入管线热交换器，其特征在于，所述外壳包括多个纵向挡板，每个所述纵向挡板延伸所述外壳的长度并从所述外壳的内表面延伸到所述多个管中的一个。
14.一种增加制冷剂过热度的方法，其特征在于，包括：
将相对热的液体制冷剂从冷凝器引导至吸入管线热交换器；
将相对冷的气态制冷剂从蒸发器引导至吸入管线热交换器；
使用所述吸入管线热交换器在所述相对热的液体制冷剂和所述相对冷的气态制冷剂之间执行热交换，以增加所述相对冷的气态制冷剂的热量以获得加热的气态制冷剂；以及
将所述加热的气态制冷剂引导到所述压缩机的吸入端口，
其中所述压缩机对所述加热的气态制冷剂进行加热加压，从而得到过热的气态制冷剂，和
所述吸入管线热交换器被配置为获得所述加热的气态制冷剂，以便当所述压缩机加热和加压所述加热的气态制冷剂时，从所述压缩机排出的所述过热的气态制冷剂在所述压缩机的整个操作图上具有3.3℃的过热度。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述制冷剂是R1234ze。
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